JP2009278552A - False sine-wave generation circuit and false sine-wave multiplication circuit using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、擬似正弦波発生回路に関し、特に、ラダー抵抗網に接続された入力スイッチと出力スイッチとの開閉制御によって正弦波状に変化する出力信号を得るように構成することで、キャパシタンスやインダクタンスを不要とでき、ASIC等のチップでより容易に実現できるようにするための新規な改良に関するものである。 The present invention relates to a pseudo sine wave generation circuit, and in particular, it is configured to obtain an output signal that changes in a sine wave shape by opening / closing control of an input switch and an output switch connected to a ladder resistor network, thereby reducing capacitance and inductance. The present invention relates to a new improvement that can be made unnecessary and can be more easily realized by a chip such as an ASIC.
従来用いられていたこの種の正弦波発生回路としては、例えば下記の非特許文献1等に示されている正弦波発生回路が用いられている。すなわち、従来は、正弦波発生回路としては、LC発振回路、CR発振回路、水晶発振回路等が用いられている。
As this type of sine wave generation circuit that has been conventionally used, for example, a sine wave generation circuit shown in the following Non-Patent
上記のような従来の正弦波発生回路では、回路構成にキャパシタンスやインダクタンスが含まれているので、ASIC等のチップを用いて回路を実現する場合に、キャパシタンスやインダクタンスを作成するのに大面積が必要であり、コストが増大するとともに、他の回路を形成するための面積に制限が生じてしまう。
また、キャパシタンスやインダクタンスを用いた場合、例えばキャパシタンスの容量値等の定数によって出力周波数が固定されてしまい、前記出力周波数の変更が困難となる。
In the conventional sine wave generating circuit as described above, since the circuit configuration includes capacitance and inductance, when a circuit is realized using a chip such as an ASIC, a large area is required to create the capacitance and inductance. This is necessary and increases the cost, and limits the area for forming other circuits.
Further, when a capacitance or inductance is used, the output frequency is fixed by a constant such as a capacitance value of the capacitance, for example, and it becomes difficult to change the output frequency.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、キャパシタンスやインダクタンスを不要とでき、ASIC等のチップでより容易に実現できる擬似正弦波発生回路を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a pseudo sine wave generation circuit that can eliminate the need for capacitance and inductance and can be more easily realized by a chip such as an ASIC. That is.
本発明に係る擬似正弦波発生回路は、複数の第1入力端子を有する第1ラダー抵抗網と、前記第1入力端子に接続され、前記各第1入力端子を第1基準電圧又はグラウンドにそれぞれ接続する第1入力スイッチと、前記第1ラダー抵抗網の第1出力端子に接続され、前記第1出力端子をオペアンプの正入力端子又は負入力端子に接続する第1出力スイッチと、複数の第2入力端子を有する第2ラダー抵抗網と、前記第2入力端子に接続され、前記第1基準電圧と逆の極性を有する第2基準電圧又は前記グラウンドに前記第2入力端子をそれぞれ接続する第2入力スイッチと、前記第2ラダー抵抗網の第2出力端子に接続され、前記第2出力端子を前記正入力端子又は前記負入力端子に接続する第2出力スイッチと、前記第1入力スイッチ、前記第1出力スイッチ、前記第2入力スイッチ、及び前記第2出力スイッチに接続された開閉制御手段とを備え、前記開閉制御手段が、外部からのデジタル角度位置信号に基づいて、前記第1入力スイッチ、前記第1出力スイッチ、前記第2入力スイッチ、及び前記第2出力スイッチの開閉制御を行うことで、互いに逆の極性を有する正弦波状の第1及び第2入力信号が前記第1及び第2出力端子から前記オペアンプに入力され、前記オペアンプが、前記第1及び第2入力信号を差動増幅して正弦波状に変化する出力信号を出力する。 A pseudo sine wave generation circuit according to the present invention is connected to a first ladder resistor network having a plurality of first input terminals and the first input terminal, and the first input terminals are respectively connected to a first reference voltage or a ground. A first input switch to be connected; a first output switch connected to a first output terminal of the first ladder resistor network; and connecting the first output terminal to a positive input terminal or a negative input terminal of an operational amplifier; A second ladder resistor network having two input terminals and a second reference terminal connected to the second input terminal and connected to the second reference voltage or the ground having a polarity opposite to the first reference voltage. A two-input switch; a second output switch connected to the second output terminal of the second ladder resistor network; and connecting the second output terminal to the positive input terminal or the negative input terminal; and the first input switch; in front A first output switch; a second input switch; and an open / close control means connected to the second output switch, wherein the open / close control means is based on a digital angle position signal from the outside. By performing open / close control of the first output switch, the second input switch, and the second output switch, sinusoidal first and second input signals having opposite polarities can be obtained. The operational amplifier is input to the operational amplifier from an output terminal, and the operational amplifier differentially amplifies the first and second input signals and outputs an output signal that changes in a sine wave shape.
また、前記開閉制御手段は、前記デジタル角度位置信号の角度位置が所定の単位角度変化する毎に、所定の第1象限開閉パターンに基づいて前記第1及び第2入力スイッチの開閉制御を行い、前記角度位置が90度変化する毎に前記第1象限開閉パターンの順序を反転し、前記角度位置が180度変化する毎に前記正入力端子及び前記負入力端子に対する前記第1及び第2出力端子の接続を切換えて前記出力信号の極性を反転させる。
また、前記開閉制御手段は、前記第1象限開閉パターンに基づく前記開閉制御と前記出力信号の極性反転とにより、前記デジタル角度位置信号の角度位置に対応した正弦波信号又は余弦波信号を前記出力信号として出力させる。
また、前記オペアンプは、前記出力信号として互いに逆の極性を有する第1及び第2差動出力を出力する。
The opening / closing control means performs opening / closing control of the first and second input switches based on a predetermined first quadrant opening / closing pattern every time the angular position of the digital angle position signal changes by a predetermined unit angle. The order of the first quadrant opening / closing pattern is reversed every time the angular position changes 90 degrees, and the first and second output terminals for the positive input terminal and the negative input terminal every time the angular position changes 180 degrees. Is switched to reverse the polarity of the output signal.
The opening / closing control means outputs the sine wave signal or the cosine wave signal corresponding to the angular position of the digital angular position signal by the opening / closing control based on the first quadrant opening / closing pattern and the polarity inversion of the output signal. Output as a signal.
The operational amplifier outputs first and second differential outputs having opposite polarities as the output signal.
また、本発明に係る擬似正弦波乗算回路は、前記擬似正弦波発生回路を用い、前記第1及び第2基準電圧として、互いに逆の極性を有する任意のアナログ信号を用いる。 Further, the pseudo sine wave multiplication circuit according to the present invention uses the pseudo sine wave generation circuit and uses arbitrary analog signals having opposite polarities as the first and second reference voltages.
本発明の擬似正弦波発生回路によれば、ラダー抵抗網に接続された入力スイッチと出力スイッチとの開閉制御によって正弦波状に変化する出力信号を得るので、キャパシタンスやインダクタンスを不要とでき、ASIC等のチップでより容易に実現できる。 According to the pseudo sine wave generation circuit of the present invention, an output signal that changes in a sine wave shape is obtained by opening / closing control of an input switch and an output switch connected to a ladder resistor network, so that no capacitance or inductance is required, and an ASIC, etc. This can be realized more easily with this chip.
また、前記開閉制御手段は、前記デジタル角度位置信号の角度位置が所定の単位角度変化する毎に、所定の第1象限開閉パターンに基づいて前記第1及び第2入力スイッチの開閉制御を行い、前記角度位置が90度変化する毎に前記第1象限開閉パターンの順序を反転し、前記角度位置が180度変化する毎に前記正入力端子及び前記負入力端子に対する前記第1及び第2出力端子の接続を切換えて前記出力信号の極性を反転させるので、第1象限開閉パターンを用いて第1〜第4象限の出力信号を得ることができ、論理回路の構成をより簡易にできる。
また、前記開閉制御手段は、前記第1象限開閉パターンに基づく前記開閉制御と前記出力信号の極性反転とにより、前記デジタル角度位置信号の角度位置に対応した正弦波信号又は余弦波信号を出力させるので、適用範囲を広げることができる。
また、前記オペアンプは、前記出力信号として互いに逆の極性を有する第1及び第2差動出力を出力するので、後段の回路において前記出力信号を利用する際にノイズの影響を抑えることができる。
The opening / closing control means performs opening / closing control of the first and second input switches based on a predetermined first quadrant opening / closing pattern every time the angular position of the digital angle position signal changes by a predetermined unit angle. The order of the first quadrant opening / closing pattern is reversed every time the angular position changes 90 degrees, and the first and second output terminals for the positive input terminal and the negative input terminal every time the angular position changes 180 degrees. Since the polarity of the output signal is inverted by switching the connection, the output signals of the first to fourth quadrants can be obtained using the first quadrant opening / closing pattern, and the configuration of the logic circuit can be simplified.
The open / close control means outputs a sine wave signal or a cosine wave signal corresponding to the angular position of the digital angular position signal by the open / close control based on the first quadrant open / close pattern and the polarity inversion of the output signal. Therefore, the application range can be expanded.
Further, since the operational amplifier outputs first and second differential outputs having opposite polarities as the output signal, it is possible to suppress the influence of noise when the output signal is used in a subsequent circuit.
また、本発明の擬似正弦波乗算回路によれば、前記第1及び第2基準電圧として、互いに逆の極性を有する正弦波状のアナログ信号を用いるので、出力信号を任意のアナログ信号に正弦波を乗算した波形とすることができる。 According to the pseudo sine wave multiplication circuit of the present invention, since the sine wave analog signals having opposite polarities are used as the first and second reference voltages, the output signal is converted into an arbitrary analog signal. A multiplied waveform can be obtained.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による擬似正弦波発生回路を示す回路図である。なお、この実施の形態の擬似正弦波発生回路は、ラダー方式の乗算型D/A変換回路を用いて、正弦波状に変化する階段出力を得るものである。図1において、第1及び第2ラダー抵抗網10,20は、互いに同じ構成を有しており、周知のように、抵抗値がR,2Rの2種類の抵抗素子がはしご状に接続されたものである。前記第1ラダー抵抗網10は、複数の第1入力端子10a0〜10an−1と1つの第1出力端子10bとを有しており、前記第2ラダー抵抗網20は、複数の第2入力端子20a0〜20an−1と1つの第2出力端子20bとを有している(但し、nは自然数)。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a pseudo sine wave generating circuit according to
各第1入力端子10a0〜10an−1には第1入力スイッチ11が接続されており、この第1入力スイッチ11には、複数の第1信号入力スイッチ部11a0〜11an−1と複数の第1接地スイッチ部−11a0〜−11an−1とが設けられている。なお、ここで用いる符号の−は反転の意味であり、図では反転の意味のバーとして表記している。各第1信号入力スイッチ部11a0〜11an−1は、各第1入力端子10a0〜10an−1を第1基準電圧12にそれぞれ接続するものであり、各第1接地スイッチ部−11a0〜−11an−1は、各第1入力端子10a0〜10an−1をグラウンド30にそれぞれ接続するものである。この実施の形態では、第1基準電圧12は、所定の電圧値Vrefを有する直流電圧である。
A first input switch 11 is connected to each of the first input terminals 10a 0 to 10a n−1. The first input switch 11 includes a plurality of first signal input switch units 11a 0 to 11a n−1 . A plurality of first ground switch units -11a 0 to -11a n-1 are provided. Note that the sign-used here means inversion, and in the figure, it is expressed as a bar with inversion meaning. The first signal input switch units 11a 0 to 11a n-1 connect the first input terminals 10a 0 to 10a n-1 to the first reference voltage 12, respectively, and each first ground switch unit 11a. 0 ~-11a n-1 is used to connect each of the respective
前記第1出力端子10bには、第1出力スイッチ14が接続されており、この第1出力スイッチ14には、第1正接続スイッチ部14aと第1負接続スイッチ部−14aとが設けられている。前記第1正接続スイッチ部14aは、前記第1出力端子10bをオペアンプ40の正入力端子40aに接続するものであり、前記第1負接続スイッチ部−14aは、前記第1出力端子10bを前記オペアンプ40の負入力端子40bに接続するものである。なお、前記正入力端子40a及び前記負入力端子40bには入力抵抗Rinがそれぞれ接続されており、前記第1出力端子10bは、入力抵抗Rinを介して前記正入力端子40a及び前記負入力端子40bに接続される。
A first output switch 14 is connected to the
前記各第2入力端子20a0〜20an−1には第2入力スイッチ21が接続されており、この第2入力スイッチ21には複数の第2信号入力スイッチ部21a0〜21an−1と複数の第2接地スイッチ部−21a0〜−21an−1とが設けられている。各第2信号入力スイッチ部21a0〜21an−1は、各第2入力端子20a0〜20an−1を第2基準電圧22にそれぞれ接続するものであり、各第2接地スイッチ部−21a0〜−21an−1は、各第2入力端子20a0〜20an−1をグラウンド30にそれぞれ接続するものである。なお、第2基準電圧22は、前記第1基準電圧12と逆の極性を有する電圧値−Vrefの直流電圧である。
A
前記第2出力端子20bには、第2出力スイッチ24が接続されており、この第2出力スイッチ24には、第2正接続スイッチ部−24aと第2負接続スイッチ部24aとが設けられている。第2正接続スイッチ部−24aは、前記第2出力端子20bを前記正入力端子40aに接続するものであり、第2負接続スイッチ部24aは、前記第2出力端子20bを前記負入力端子40bに接続するものである。なお、前記第2出力端子20bは、前記入力抵抗Rinを介して前記正入力端子40a及び前記負入力端子40bに接続される。
A second output switch 24 is connected to the
具体的には図示しないが、前記第1入力スイッチ11、前記第1出力スイッチ14、前記第2入力スイッチ21、及び前記第2出力スイッチ24には、開閉制御手段50が接続されており、各スイッチ11,14,21,24は、開閉制御手段50からのコントロール信号D(D0〜Dn−1,Dm,−D0〜−Dn−1,−Dm)によって開閉制御される。コントロール信号D(D0〜Dn−1,Dm,−D0〜−Dn−1,−Dm)はH,Lの2値のレベルを有する信号である。
Although not specifically shown, the first input switch 11, the first output switch 14, the
前記第1及び第2信号入力スイッチ部11a0〜11an−1,21a0〜21an−1は、対応する位置(0〜n−1)のコントロール信号D0〜Dn−1がHレベルのときに閉成され、Lレベルのとき開成される。すなわち、前記第1信号入力スイッチ部11a0〜11an−1と前記第2信号入力スイッチ部21a0〜21an−1とでは、同じ位置(0〜n−1)のスイッチ部が同時に閉成される。コントロール信号−D0〜−Dn−1は、前記コントロール信号D0〜Dn−1の反転信号であり、前記第1及び第2接地スイッチ部−11a0〜−11an−1,−21a0〜−21an−1は、対応する位置の前記コントロール信号−D0〜−Dn−1がHレベルのときに閉成され、Lレベルのとき開成される。すなわち、前記コントロール信号D0〜Dn−1,−D0〜−Dn−1により、各入力端子10a0〜10an−1,20a0〜20an−1に選択的に前記第1及び第2基準電圧12,22が印加される。
Said first and second signal
前記第1正接続スイッチ部14a及び前記第2負接続スイッチ部24aは、コントロール信号DmがHレベルのときに閉成され、Lレベルのときに開成される。コントロール信号−Dmは前記コントロール信号Dmの反転信号であり、前記第1負接続スイッチ部−14a及び前記第2正接続スイッチ部−24aは、前記コントロール信号−DmがHレベルのときに閉成され、Lレベルのときに開成される。すなわち、前記コントロール信号Dm,−Dmにより、前記第1及び第2出力端子10b,20bのいずれか一方が正入力端子40aに接続され、他方が負入力端子40bに接続される。
The first positive
前記開閉制御手段50による前記開閉制御が行われるとき、前記オペアンプ40の出力信号41は、次の(1)式のように表される。なお、(1)式におけるD0〜Dn−1,Dm,−D0〜−Dn−1,−Dmは、コントロール信号D0〜Dn−1,Dm,−D0〜−Dn−1,−DmがHレベルのときに1となり、Lレベルのときに0となる。また、Rinは入力抵抗Rinの抵抗値であり、Rfは帰還抵抗Rfの抵抗値である。
When the opening / closing control by the opening / closing control means 50 is performed, the
ここで、Rf=2Rとし、Rin=Rとすれば、(1)式は次の(2)式となる。すなわち、擬似正弦波発生回路に用いる抵抗の抵抗値を2種類とすることもできる。 Here, if Rf = 2R and Rin = R, the equation (1) becomes the following equation (2). That is, the resistance value of the resistor used in the pseudo sine wave generation circuit can be two types.
すなわち、互いに逆の極性を有する正弦波状の第1及び第2入力信号15,25が前記第1及び第2出力端子10b,20bから前記オペアンプ40に入力され、前記オペアンプ40で前記第1及び第2入力信号15,25が差動増幅されて出力信号41が得られる。この出力信号41は、閉成される第1及び第2信号入力スイッチ部11a0〜11an−1,21a0〜21an−1に対応して、2のn乗個の電圧値となる。
That is, first and second sinusoidal input signals 15 and 25 having opposite polarities are input to the
なお、前記オペアンプ40は、前記出力信号41として、互いに逆の極性を有する第1及び第2差動出力41a,41bを出力する。第1及び第2差動出力41a,41bは、後段の回路において差動信号として用いられる。
The
次に、図2は、図1の出力信号41を示す説明図である。前述したように、前記出力信号41は、前記第1及び第2信号入力スイッチ部11a0〜11an−1,21a0〜21an−1の閉成により、2のn乗個の電圧値となる。また、前記第1及び第2出力スイッチ14,24の開閉制御により、前記出力信号41の極性は反転される。後に詳しく説明するが、前記開閉制御手段50は、これらの特性を利用した各スイッチ部11,14,21,24の開閉制御を行うことで、前記出力信号41を、正弦波状に変化する階段出力(擬似正弦波信号)とする。
Next, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the
図1に戻り、開閉制御手段50は、外部からのデジタル角度位置信号ωtに基づいてスイッチ部11,14,21,24の開閉制御を行う。これにより、前記出力信号41は、デジタル角度位置信号ωtの角度位置に応じた正弦波信号とされる。なお、図2の波形は、n=4とした場合であり、振幅が31値とされている。また、デジタル角度位置信号ωtが8ビットとされて、角度軸(横軸)が256サンプリングとされている。
Returning to FIG. 1, the open / close control means 50 performs open / close control of the
次に、図3は、図2の理想正弦波を示す説明図である。周知のように、正弦波(sinωt)は、0≦ωt<πの範囲と、π≦ωt<2πの範囲とでは、ωt=πの点を中心とした点対称の関係がある。また、0≦ωt<π/2の範囲と、π/2≦ωt<πの範囲とでは、ωt=π/2の軸を中心とした線対称の関係がある。 Next, FIG. 3 is an explanatory diagram showing the ideal sine wave of FIG. As is well known, the sine wave (sin ωt) has a point-symmetric relationship with respect to the point of ωt = π in the range of 0 ≦ ωt <π and the range of π ≦ ωt <2π. In addition, the range of 0 ≦ ωt <π / 2 and the range of π / 2 ≦ ωt <π have a line-symmetric relationship about the axis of ωt = π / 2.
すなわち、第1象限(0≦ωt<π/2)の擬似正弦波信号を生成するための第1象限開閉パターンを構成すれば、この第1象限開閉パターンを利用して第2〜4象限の擬似正弦波信号を生成できる。具体的には、第1象限開閉パターンの順序を反転して実施すれば第2象限の擬似正弦波信号を生成できる。また、極性を反転した状態で第1象限開閉パターンを順方向及び逆方向で実施すれば、第3及び第4象限の擬似正弦波信号を生成できる。 That is, if a first quadrant opening / closing pattern for generating a pseudo sine wave signal in the first quadrant (0 ≦ ωt <π / 2) is configured, the first quadrant opening / closing pattern is used to generate the second quadrant quadrant opening / closing pattern. A pseudo sine wave signal can be generated. Specifically, a pseudo sine wave signal in the second quadrant can be generated by reversing the order of the first quadrant opening / closing pattern. Further, if the first quadrant opening / closing pattern is executed in the forward direction and the reverse direction with the polarity reversed, the pseudo sine wave signals in the third and fourth quadrants can be generated.
次に、図4は、図1の開閉制御手段50をより詳細に示す回路図である。図において、前記開閉制御手段50には、第1〜第3ビット切出し部51〜53と、第1象限生成論理部54と、入力側コントロール信号生成部55と、順序反転部56と、出力側コントロール信号生成部57とが設けられている。
Next, FIG. 4 is a circuit diagram showing the opening / closing control means 50 of FIG. 1 in more detail. In the figure, the opening / closing control means 50 includes first to third
前記第1〜第3ビット切出し部51〜53には、前記デジタル角度位置信号ωtが入力されており、前記出力側コントロール信号生成部57は、前記第1ビット切出し部51に接続され、前記順序反転部56は、前記第2及び第3切出し部52,53に接続されている。前記第1象限生成論理部54は、前記順序反転部56を介して前記第3ビット切出し部53に接続され、前記入力側コントロール信号生成部55は、前記第1象限生成論理部54に接続されている。
The digital angle position signal ωt is input to the first to third
ここで、前記デジタル角度位置信号ωtは、角度位置が所定の単位角度変化する毎に順次インクリメントされる上位3ビット目以下のビット群と、前記角度位置が90度変化する毎にインクリメントされる上位2ビット目の第2ビットと、前記角度位置が180度変化する毎にインクリメントされる最上位ビットである第1ビットとにより構成されている。 Here, the digital angle position signal ωt is a bit group of the upper third bit or less that is sequentially incremented every time the angle position changes by a predetermined unit angle, and an upper order that is incremented every time the angle position changes by 90 degrees. The second bit of the second bit and the first bit which is the most significant bit incremented every time the angular position changes by 180 degrees.
前記第3ビット切出し部53は、前記デジタル角度位置信号ωtから前記ビット群を切出すとともに、前記順序反転部56を介して前記第1象限生成論理部54に前記ビット群を入力する。
The third
前記第1象限生成論理部54は、前述した第1象限開閉パターンを実現するデジタル論理回路で構成されており、前記ビット群の値に対応した第1象限論理信号54aを前記入力側コントロール信号生成部55に入力する。なお、前記第1象限生成論理部54は、デジタル論理回路でなくROMで構成してもよい。
The first quadrant
前記入力側コントロール信号生成部55は、前記第1象限論理信号54aに基づくコントロール信号D0〜Dn−1,−D0〜−Dn−1を前記第1及び第2入力スイッチ11,21(前記各スイッチ部11a0〜11an−1,21a0〜21an−1,−11a0〜−11an−1,−21a0〜−21an−1)に入力する。すなわち、コントロール信号D0〜Dn−1は第1象限論理信号54aであり、コントロール信号−D0〜−Dn−1は第1象限論理信号54aが反転されたものである。これによって、前記デジタル角度位置信号ωtの角度位置が所定の単位角度変化する毎に、前記第1象限開閉パターンに基づく前記開閉制御が行われ、第1象限の擬似正弦波信号が生成される。
The input control
前記第2ビット切出し部52は、前記デジタル角度位置信号ωtから前記第2ビットを切出すとともに、この第2ビットを前記順序反転部56に入力する。前記順序反転部56には、非反転側スイッチ56aと反転側スイッチ56bとが設けられており、前記第1象限生成論理部54に入力される前記ビット群を前記第2ビットに基づいて反転する。これによって、前記角度位置が90度変化する毎に前記第1象限開閉パターンの順序が反転され、第2象限の擬似正弦波信号が生成される。
The second
前記第1ビット切出し部51は、前記デジタル角度位置信号ωtから前記第1ビットを切出すとともに、この第1ビットを前記出力側コントロール信号生成部57に入力する。前記出力側コントロール信号生成部57は、前記第1ビットに基づくコントロール信号Dm,−Dmを前記第1及び第2出力スイッチ14,24(第1正接続スイッチ部14a、第1負接続スイッチ部−14a、第2正接続スイッチ部−24a、及び第2負接続スイッチ部24a)に入力する。すなわち、前記コントロール信号Dmは前記第1ビットであり、前記コントロール信号−Dmは前記第1ビットが反転されたものである。これによって、前記角度位置が180度変化する毎に前記正入力端子40a及び前記負入力端子40bに対する前記第1及び第2出力端子10b,20bの接続が切り換えられ、前記出力信号41の極性が反転されて、第3及び第4象限の擬似正弦波信号が生成される。すなわち、この実施の形態では、前記第1ビット切出し部51は極性切換部58を構成している。
The first
このような擬似正弦波発生回路では、ラダー抵抗網に接続された入力スイッチと出力スイッチとの開閉制御によって正弦波状に変化する出力信号を得るので、キャパシタンスやインダクタンスを不要とでき、ASIC等のチップでより容易に実現できる。
また、デジタル角度位置信号の周期を変更することで出力信号の周波数を変更でき、キャパシタンスやインダクタンスを用いる回路に比べて適用範囲を広げることができる。
さらに、差動入力及び差動出力で形成されているので、ノイズの影響やオペアンプの入力バイアス電流による出力電圧のオフセット等を低減できる。具体的には、シングル入出力の構成の場合、コモンモードノイズ、すなわち電源変動などによる基準信号の変化や周辺環境からのノイズが出力に現れてしまうが、入出力を差動にすることで、そのようなコモンモードノイズを除去できる。また、入出力を差動とすることで、シングル入出力の場合の2倍の振幅を扱うことができ、S/N比を大きくすることで、ノイズの影響を小さくできる。一方、オペアンプ40の入力バイアス電流の影響による出力電圧のオフセットは主にオペアンプの正入力端子40aと負入力端子40bに接続される抵抗の抵抗値のアンバランスによって生じる。このために、一般的には図5に示すように、入力抵抗と帰還抵抗とを並列にした場合と同じ値の抵抗を入れて、影響を排除する工夫がされている。これは、乗算型のD/Aの場合も同様であり、反転増幅回路等を使用したシングル入出力の構成の場合は、各アナログスイッチの開閉状態によってオペアンプ入力団の全体の抵抗値が変わってしまうため、開閉状態が変わる度に、図5と同じ調整をしなければ出力のオフセットが変化してしまうことになりかねない。実施の形態の構成では、スイッチの開閉状態をオペアンプ40の正入力端子40aと負入力端子40bとの両方で同時に変化させるため、抵抗値は正及び負で常に同じ値となり、オペアンプ40の入力バイアス電流の影響を抑えることができる。また、出力オフセットに関しても、ノイズの場合と同様に、差動入出力の構成であるために、入出力信号振幅は差動振幅で見ればシングル入出力の場合の2倍とすることができ、信号振幅を大きくすることで、オフセットの影響を受けにくくすることができる。
In such a pseudo sine wave generation circuit, an output signal that changes in a sine wave shape is obtained by opening / closing control of an input switch and an output switch connected to a ladder resistor network, so that capacitance and inductance are unnecessary, and a chip such as an ASIC Can be realized more easily.
In addition, the frequency of the output signal can be changed by changing the period of the digital angular position signal, and the application range can be expanded compared to a circuit using capacitance or inductance.
Further, since the differential input and the differential output are used, the influence of noise, the offset of the output voltage due to the input bias current of the operational amplifier, and the like can be reduced. Specifically, in the case of a single input / output configuration, common mode noise, that is, changes in the reference signal due to power fluctuations and noise from the surrounding environment appear in the output, but by making the input and output differential, Such common mode noise can be removed. Further, by making the input / output differential, it is possible to handle twice the amplitude as in the case of single input / output, and by increasing the S / N ratio, the influence of noise can be reduced. On the other hand, the offset of the output voltage due to the influence of the input bias current of the
また、開閉制御手段50は、前記デジタル角度位置信号ωtの角度位置が所定の単位角度変化する毎に、所定の第1象限開閉パターンに基づいて前記第1及び第2入力スイッチ11,21の開閉制御を行い、前記角度位置が90度変化する毎に前記第1象限開閉パターンの順序を反転し、前記角度位置が180度変化する毎に前記正入力端子40a及び前記負入力端子40bに対する前記第1及び第2出力端子10b,20bの接続を切換えて前記出力信号41の極性を反転させるので、第1象限開閉パターンを用いて第1〜第4象限の出力信号41を得ることができ、回路構成をより簡易にできる。すなわち、すべての象限に対して開閉パターンを個々に用いる場合に比べて、開閉パターンを1/4にすることができる。
The open / close control means 50 opens and closes the first and second input switches 11 and 21 based on a predetermined first quadrant open / close pattern every time the angular position of the digital angular position signal ωt changes by a predetermined unit angle. When the angle position changes by 90 degrees, the order of the first quadrant opening / closing pattern is reversed, and every time the angle position changes by 180 degrees, the first input to the
実施の形態2.
図6は、本発明の実施の形態2による擬似正弦波発生回路の開閉制御手段を示す回路図である。なお、実施の形態1と同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。実施の形態1では、第1ビット切出し部51が極性切換部58を構成し、出力信号41としてデジタル角度位置信号ωtの角度位置に応じた正弦波信号が出力されるように説明したが、極性切換部58の構成を変更することにより、前記出力信号41としてデジタル角度位置信号ωtの角度位置に応じた余弦波信号を出力できる。
FIG. 6 is a circuit diagram showing the switching control means of the pseudo sine wave generating circuit according to the second embodiment of the present invention. Note that portions that are the same as or equivalent to those in
図6において、極性切換部58は、前記第1及び第2ビット切出し部51,52と、反転EXOR部59とから構成されている。前記反転EXOR部59は、前記デジタル角度位置信号ωtの第1及び第2ビットの反転EXOR信号59aを出力する論理回路であり、この反転EXOR信号59aを前記出力側コントロール信号生成部57に入力する。すなわち、この実施の形態では、前記コントロール信号Dmは前記反転EXOR信号59aであり、前記コントロール信号−Dmは前記反転EXOR信号59aが反転されたものである。これによって、実施の形態1の回路に比べて、前記出力信号41の極性反転の角度位置の起点を90度ずらすことができ、前記出力信号41として余弦波信号を出力できる。その他の構成は、実施の形態1と同様である。
In FIG. 6, the
このように、極性切換部58の構成によって、出力信号41として余弦波信号を出力できるので、回路の適用範囲を広げることができる。
As described above, since the cosine wave signal can be output as the
実施の形態3.
本発明の実施の形態3による擬似正弦波乗算回路の構成は、全体として実施の形態1の擬似正弦波発生回路の構成と同じであるので、構成の説明に図1を援用する。実施の形態1,2では、第1及び第2基準電圧12,22として、所定の電圧値±Vrefを有する直流電圧を用いると説明したが、これら第1及び第2基準電圧12,22として、互いに逆の極性を有する任意のアナログ信号を用いることもできる。このように第1及び第2基準電圧12,22として任意のアナログ信号を用いることで、出力信号41を任意のアナログ信号に正弦波を乗算した波形とすることができる。
Embodiment 3 FIG.
Since the configuration of the pseudo sine wave multiplication circuit according to the third embodiment of the present invention is the same as the configuration of the pseudo sine wave generation circuit according to the first embodiment as a whole, FIG. 1 is used to describe the configuration. In the first and second embodiments, the first and second reference voltages 12 and 22 have been described as using DC voltages having a predetermined voltage value ± Vref. However, as the first and second reference voltages 12 and 22, Arbitrary analog signals having opposite polarities can also be used. Thus, by using arbitrary analog signals as the first and second reference voltages 12 and 22, the
10 第1ラダー抵抗網
10a0〜10an−1 第1入力端子
10b 第1出力端子
11 第1入力スイッチ
12 第1基準電圧
14 第1出力スイッチ
15 第1入力信号
20 第2ラダー抵抗網
20a0〜20an−1 第2入力端子
20b 第2出力端子
21 第2入力スイッチ
22 第2基準電圧
24 第2出力スイッチ
25 第2入力信号
30 グラウンド
40 オペアンプ
40a 正入力端子
40b 負入力端子
41 出力信号
41a,41b 差動出力
50 開閉制御手段
ωt デジタル角度位置信号
10 first ladder resistor network 10a 0 10 A n-1
Claims (5)
前記第1入力端子(10a0〜10an−1)に接続され、前記各第1入力端子(10a0〜10an−1)を第1基準電圧(12)又はグラウンド(30)にそれぞれ接続する第1入力スイッチ(11)と、
前記第1ラダー抵抗網(10)の第1出力端子(10b)に接続され、前記第1出力端子(10b)をオペアンプ(40)の正入力端子(40a)又は負入力端子(40b)に接続する第1出力スイッチ(14)と、
複数の第2入力端子(20a0〜20an−1)を有する第2ラダー抵抗網(20)と、
前記第2入力端子(20a0〜20an−1)に接続され、前記第1基準電圧(12)と逆の極性を有する第2基準電圧(22)又は前記グラウンド(30)に前記第2入力端子(20a0〜20an−1)をそれぞれ接続する第2入力スイッチ(21)と、
前記第2ラダー抵抗網(20)の第2出力端子(20b)に接続され、前記第2出力端子(20b)を前記正入力端子(40a)又は前記負入力端子(40b)に接続する第2出力スイッチ(24)と、
前記第1入力スイッチ(11)、前記第1出力スイッチ(14)、前記第2入力スイッチ(21)、及び前記第2出力スイッチ(24)に接続された開閉制御手段(50)と
を備え、
前記開閉制御手段(50)が、外部からのデジタル角度位置信号(ωt)に基づいて、前記第1入力スイッチ(11)、前記第1出力スイッチ(14)、前記第2入力スイッチ(21)、及び前記第2出力スイッチ(24)の開閉制御を行うことで、互いに逆の極性を有する正弦波状の第1及び第2入力信号(15,25)が前記第1及び第2出力端子(10b,20b)から前記オペアンプ(40)に入力され、
前記オペアンプ(40)が、前記第1及び第2入力信号(15,25)を差動増幅して正弦波状に変化する出力信号(41)を出力することを特徴とする擬似正弦波発生回路。 A first ladder resistor network (10) having a plurality of first input terminals (10a 0 to 10a n-1 );
Connected to said first input terminal (10a 0 ~10a n-1) , respectively connected to the each first input terminal (10a 0 10 A n-1) a first reference voltage (12) or ground (30) A first input switch (11);
The first ladder resistor network (10) is connected to the first output terminal (10b), and the first output terminal (10b) is connected to the positive input terminal (40a) or the negative input terminal (40b) of the operational amplifier (40). A first output switch (14) to
A second ladder resistor network (20) having a plurality of second input terminals (20a 0 to 20a n-1 );
The second input to the second reference voltage (22) or the ground (30) connected to the second input terminals (20a 0 to 20a n-1 ) and having a polarity opposite to that of the first reference voltage (12). A second input switch (21) for connecting the terminals (20a 0 to 20a n-1 ) respectively;
A second output terminal (20b) of the second ladder resistor network (20) is connected, and the second output terminal (20b) is connected to the positive input terminal (40a) or the negative input terminal (40b). An output switch (24);
Open / close control means (50) connected to the first input switch (11), the first output switch (14), the second input switch (21), and the second output switch (24),
Based on a digital angle position signal (ωt) from the outside, the opening / closing control means (50) is configured to provide the first input switch (11), the first output switch (14), the second input switch (21), By performing open / close control of the second output switch (24), sinusoidal first and second input signals (15, 25) having polarities opposite to each other are converted into the first and second output terminals (10b, 10b, 20b) to the operational amplifier (40),
The pseudo-sine wave generating circuit, wherein the operational amplifier (40) differentially amplifies the first and second input signals (15, 25) and outputs an output signal (41) that changes in a sine wave shape.
前記デジタル角度位置信号(ωt)の角度位置が所定の単位角度変化する毎に、所定の第1象限開閉パターンに基づいて前記第1及び第2入力スイッチ(11,21)の開閉制御を行い、
前記角度位置が90度変化する毎に前記第1象限開閉パターンの順序を反転し、
前記角度位置が180度変化する毎に前記正入力端子(40a)及び前記負入力端子(40b)に対する前記第1及び第2出力端子(10b,20b)の接続を切換えて前記出力信号(41)の極性を反転させることを特徴とする請求項1記載の擬似正弦波発生回路。 The opening / closing control means (50)
Each time the angular position of the digital angular position signal (ωt) changes by a predetermined unit angle, the first and second input switches (11, 21) are controlled to open / close based on a predetermined first quadrant opening / closing pattern,
Every time the angular position changes by 90 degrees, the order of the first quadrant opening / closing pattern is reversed,
Each time the angular position changes by 180 degrees, the connection of the first and second output terminals (10b, 20b) to the positive input terminal (40a) and the negative input terminal (40b) is switched to change the output signal (41). 2. The pseudo sine wave generating circuit according to claim 1, wherein the polarity of the sine wave is inverted.
前記第1及び第2基準電圧(12,22)として、互いに逆の極性を有する任意のアナログ信号を用いることを特徴とする擬似正弦波乗算回路。 Using the pseudo sine wave generating circuit according to any one of claims 1 to 4,
A pseudo sine wave multiplication circuit using arbitrary analog signals having opposite polarities as the first and second reference voltages (12, 22).
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