JP2020088829A - Triangular wave output circuit, PWM signal output circuit, drive circuit, and mechanical load generator - Google Patents
Triangular wave output circuit, PWM signal output circuit, drive circuit, and mechanical load generator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020088829A JP2020088829A JP2018226063A JP2018226063A JP2020088829A JP 2020088829 A JP2020088829 A JP 2020088829A JP 2018226063 A JP2018226063 A JP 2018226063A JP 2018226063 A JP2018226063 A JP 2018226063A JP 2020088829 A JP2020088829 A JP 2020088829A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- output circuit
- triangular wave
- comparator
- reference voltage
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
本開示は、一般に三角波出力回路、PWM信号出力回路、駆動回路、及び機械的負荷発生装置に関する。より詳細には、本開示は、三角波を出力する三角波出力回路、PWM信号出力回路、駆動回路、及び機械的負荷発生装置に関する。 The present disclosure generally relates to a triangular wave output circuit, a PWM signal output circuit, a drive circuit, and a mechanical load generator. More specifically, the present disclosure relates to a triangular wave output circuit that outputs a triangular wave, a PWM signal output circuit, a drive circuit, and a mechanical load generator.
特許文献1には、充放電回路に充放電切替信号を入力して容量負荷の充電・放電を切り替えることにより、2つの異なる電位間で傾きを有する三角波を発生させる三角波生成回路が開示されている。この三角波生成回路では、2つの比較回路により三角波と高電位及び低電位をそれぞれ比較する。そして、2つの比較回路の出力をラッチするSRラッチの出力信号を、充放電切替信号としている。
本開示は、出力波形が鈍りにくい三角波出力回路、PWM信号出力回路、駆動回路、及び機械的負荷発生装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a triangular wave output circuit, a PWM signal output circuit, a drive circuit, and a mechanical load generator whose output waveform does not easily dull.
本開示の一態様に係る三角波出力回路は、第1出力回路と、第2出力回路と、を備える。前記第1出力回路は、基準電圧を出力する。前記第2出力回路は、前記基準電圧に追従して、電圧値が上昇と下降とを交互に繰り返す変動電圧を出力する。前記第2出力回路は、前記第1出力回路にて前記基準電圧を調整されることにより、前記変動電圧を三角波として出力する。 A triangular wave output circuit according to an aspect of the present disclosure includes a first output circuit and a second output circuit. The first output circuit outputs a reference voltage. The second output circuit follows the reference voltage and outputs a fluctuating voltage whose voltage value alternately repeats rising and falling. The second output circuit outputs the fluctuating voltage as a triangular wave by adjusting the reference voltage by the first output circuit.
本開示の一態様に係るPWM信号出力回路は、上記の三角波出力回路と、比較回路と、を備える。前記比較回路は、前記三角波出力回路から出力される前記三角波と閾値電圧とを比較し、比較結果に応じたPWM信号を出力する。 A PWM signal output circuit according to an aspect of the present disclosure includes the above triangular wave output circuit and a comparison circuit. The comparison circuit compares the triangular wave output from the triangular wave output circuit with a threshold voltage, and outputs a PWM signal according to the comparison result.
本開示の一態様に係る駆動回路は、上記のPWM信号出力回路と、スイッチング素子と、を備える。前記スイッチング素子は、負荷用電源と負荷との間に電気的に接続されて、前記PWM信号出力回路から出力される前記PWM信号により駆動する。 A drive circuit according to one aspect of the present disclosure includes the PWM signal output circuit described above and a switching element. The switching element is electrically connected between the load power source and the load and is driven by the PWM signal output from the PWM signal output circuit.
本開示の一態様に係る機械的負荷発生装置は、上記の駆動回路と、磁気粘性流体と、前記負荷としての磁界発生部と、を備える。前記磁界発生部は、前記駆動回路に駆動されることで前記磁気粘性流体に磁界を印加することにより、前記磁気粘性流体の粘性を変化させる。 A mechanical load generation device according to an aspect of the present disclosure includes the drive circuit described above, a magnetorheological fluid, and a magnetic field generation unit serving as the load. The magnetic field generation unit is driven by the drive circuit to apply a magnetic field to the magnetorheological fluid to change the viscosity of the magnetorheological fluid.
本開示は、出力波形が鈍りにくい、という利点がある。 The present disclosure has an advantage that the output waveform is less likely to be dull.
(1)概要
本実施形態の三角波出力回路100は、図1に示すように、三角波V2を生成して出力する回路である。三角波出力回路100が出力する三角波V2は、PWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)信号出力回路200にてPWM信号S1を出力するために用いられる(図3参照)。本実施形態では、三角波V2は、図2に示すように、のこぎり波である。つまり、本実施形態では、三角波V2は、信号値(電圧値)の下降時における傾きが、信号値の上昇時における傾きよりも大きくなっている。
(1) Outline The triangular
三角波出力回路100は、図1に示すように、第1出力回路11と、第2出力回路12と、を備えている。第1出力回路11は、基準電圧V1を出力する。第2出力回路12は、基準電圧V1に追従して、電圧値が上昇と下降とを交互に繰り返す変動電圧V2を出力する。つまり、変動電圧V2は、図2に示すように、基準電圧V1よりも低い場合は基準電圧V1に達するように上昇し、基準電圧V1よりも高い場合は基準電圧V1に達するように下降する。
As shown in FIG. 1, the triangular
そして、第2出力回路12は、第1出力回路11にて基準電圧V1を調整されることにより、変動電圧V2を三角波V2として出力する。つまり、本実施形態では、第1出力回路11は、基準電圧V1として、第1基準電圧V11と、第2基準電圧V12(>第1基準電圧V11)とを出力し得る。そして、第1出力回路11は、基準電圧V1が第1基準電圧V11である場合に、変動電圧V2が第1基準電圧V11に達すると、基準電圧V1として第2基準電圧V12を出力する。また、第1出力回路11は、基準電圧V1が第2基準電圧V12である場合に、変動電圧V2が第2基準電圧V12に達すると、基準電圧V1として第1基準電圧V11を出力する。このように、第1出力回路11が第1基準電圧V11と第2基準電圧V12とを交互に出力するように動作することで基準電圧V1が調整されることにより、第2出力回路12が出力する変動電圧V2は、三角波V2となる。
Then, the
上述のように、本実施形態では、三角波(変動電圧)V2を直接変化させるのではなく、基準電圧V1を調整することにより、三角波V2を間接的に変化させている。このため、本実施形態では、三角波V2を直接変化させる場合と比較して、三角波V2に与える影響が小さく、結果として三角波出力回路100の出力波形(つまり、三角波V2の波形)が鈍りにくい、という利点がある。 As described above, in the present embodiment, the triangular wave V2 is indirectly changed by adjusting the reference voltage V1 instead of directly changing the triangular wave (variable voltage) V2. Therefore, in the present embodiment, compared to the case where the triangular wave V2 is directly changed, the influence on the triangular wave V2 is small, and as a result, the output waveform of the triangular wave output circuit 100 (that is, the waveform of the triangular wave V2) is less likely to become dull. There are advantages.
(2)詳細
以下、本実施形態の三角波出力回路100、三角波出力回路100を用いたPWM信号出力回路200、PWM信号出力回路200を用いた駆動回路300、及び駆動回路300を用いた機械的負荷発生装置400について詳細に説明する。以下の説明において、「出力端子」等の「端子」は、電線を接続するための部品(端子)でなくてもよく、例えば、電子部品のリード、又は回路基板に含まれる導体の一部であってもよい。
(2) Details Hereinafter, the triangular
(2.1)三角波出力回路
まず、本実施形態の三角波出力回路100について図1を用いて詳細に説明する。三角波出力回路100は、第1出力回路11と、第2出力回路12と、定電流源13と、キャパシタC1と、抵抗器R1〜R4と、を備えている。定電流源13は、例えばウィルソン型のカレントミラー回路で構成され、電源P1を動作電源として、一定の電流I1を出力する。電源P1は、例えばシリーズレギュレータであって、直流電圧を出力する。
(2.1) Triangular Wave Output Circuit First, the triangular
第1出力回路11は、基準電圧V1に基づく電圧(第1出力電圧V10)を出力する回路である。本実施形態では、第1出力回路11は、基準電圧V1に基づく電圧を出力するオープンコレクタ型の第1コンパレータ21を有している。第1コンパレータ21の反転入力端子には、定電流源13を介して電源P1が電気的に接続されている。また、第1コンパレータ21の反転入力端子は、キャパシタC1を介して基準電位点(グランド)に電気的に接続されている。したがって、第1コンパレータ21の反転入力端子には、定電流源13から供給される一定の電流I1により充電されるキャパシタC1の両端電圧(充電電圧)が入力される。本実施形態では、基準電位点の電位は、0[V]である。
The
さらに、第1コンパレータ21の反転入力端子は、抵抗器R4を介して第2コンパレータ22の出力端子に電気的に接続されている。つまり、第1コンパレータ21の反転入力端子には、第2コンパレータ22の出力電圧(第2出力電圧V20)が抵抗器R4を介して入力される。言い換えれば、変動電圧V2は、抵抗器R4を介した第2コンパレータ22の出力電圧に基づく電圧であって、かつ、定電流源13からの電流I1により充電されるキャパシタC1の両端電圧(充電電圧)である。なお、抵抗器R4は、キャパシタC1に充電された電荷を放電する際に、第2コンパレータ22の出力電流を、第2コンパレータ22の許容可能な範囲に制限するための抵抗器である。
Further, the inverting input terminal of the
第1コンパレータ21の非反転入力端子は、抵抗器R1及び抵抗器R2の接続点に電気的に接続されている。ここで、抵抗器R1及び抵抗器R2の直列回路は、電源P1と基準電位点との間に電気的に接続されている。つまり、第1コンパレータ21の非反転入力端子には、電源P1の出力電圧を抵抗器R1,R2を含む分圧回路により分圧した電圧が入力される。また、第1コンパレータ21の非反転入力端子は、抵抗器R3を介して第1コンパレータ21の出力端子に電気的に接続されている。つまり、第1コンパレータ21の非反転入力端子には、第1コンパレータ21の出力電圧(第1出力電圧V10)が抵抗器R3を介して入力される。言い換えれば、基準電圧V1は、抵抗器R3を介した第1コンパレータ21の出力電圧に基づく電圧である。そして、基準電圧V1は、電源P1の出力電圧を抵抗器R1,R2を含む分圧回路により分圧した電圧、又は抵抗器R1,R2,R3を含む分圧回路により分圧した電圧である。
The non-inverting input terminal of the
第2出力回路12は、変動電圧V2に基づく電圧(第2出力電圧V20)を出力する回路である。本実施形態では、第2出力回路12は、変動電圧V2に基づく電圧を出力するオープンコレクタ型の第2コンパレータ22を有している。第2コンパレータ22の反転入力端子は、第1コンパレータ21の反転入力端子に電気的に接続されている。つまり、第1コンパレータ21及び第2コンパレータ22の反転入力端子には、変動電圧V2が入力される。また、第2コンパレータ22の非反転入力端子は、第1コンパレータ21の非反転入力端子に電気的に接続されている。つまり、第1コンパレータ21及び第2コンパレータ22の非反転入力端子には、基準電圧V1が入力される。
The
第1コンパレータ21は、非反転入力端子に入力される基準電圧V1と、反転入力端子に入力される変動電圧V2とを比較する。そして、第1コンパレータ21では、基準電圧V1が変動電圧V2よりも下回っている間は、第1コンパレータ21の有する出力トランジスタがオンする。このため、基準電圧V1が変動電圧V2よりも下回っている間は、第1コンパレータ21の出力電圧(第1出力電圧V10)は、基準電位点の電位(ここでは、0[V])と略等しくなる。また、基準電圧V1が変動電圧V2よりも下回っている間は、電源P1から抵抗器R1,R2,R3に電流が流れる。そして、基準電圧V1が変動電圧V2よりも下回っている間は、第1出力回路11は、基準電圧V1として第1基準電圧V11(図2参照)を出力する。第1基準電圧V11は、基準電圧V1の最小電圧である。第1基準電圧V11は、以下の数式(1)により表される。以下の数式(1)において、“V11”は、第1基準電圧V11の電圧値を表している。また、以下の数式(1)(後述する数式(2)においても同様)において、“V0”は、電源P1の出力電圧の電圧値を表しており、“R1”、“R2”、及び“R3”は、それぞれ抵抗器R1,R2,R3の抵抗値を表している。
The
また、第1コンパレータ21は、基準電圧V1が変動電圧V2を上回っている間は、第1コンパレータ21の有する出力トランジスタがオフする。また、基準電圧V1が変動電圧V2を上回っている間は、抵抗器R3には電流が流れない。このため、基準電圧V1が変動電圧V2を上回っている間は、第1コンパレータ21の出力電圧(第1出力電圧V10)は、電源P1の出力電圧を抵抗器R1,R2を含む分圧回路により分圧した電圧となる。そして、基準電圧V1が変動電圧V2を上回っている間は、第1出力回路11は、基準電圧V1として第2基準電圧V12(図2参照)を出力する。第2基準電圧V12は、基準電圧V1の最大電圧である。第2基準電圧V12は、以下の数式(2)により表される。以下の数式(2)において、“V12”は、第2基準電圧V12の電圧値を表している。
Further, in the
第2コンパレータ22は、第1コンパレータ21と同様に、非反転入力端子に入力される基準電圧V1と、反転入力端子に入力される変動電圧V2とを比較する。一方、第2コンパレータ22は、第1コンパレータ21とは異なり、変動電圧V2を出力する。また、第2コンパレータ22の出力電圧である変動電圧V2は、定電流源13からの電流により充電されるキャパシタC1の両端電圧であることから、第1コンパレータ21の出力電圧である基準電圧V1の変化よりも遅れて変化する。つまり、変動電圧V2は、基準電圧V1に追従して、電圧値が上昇と下降とを交互に繰り返す。
Similar to the
第2コンパレータ22の出力する変動電圧V2は、変動電圧V2が基準電圧V1(ここでは、第2基準電圧V12)を下回っている間は、時間経過に伴って上昇する(図2参照)。この場合、変動電圧V2は、以下の数式(3)により表される。以下の数式(3)(後述する数式(4)においても同様)において、“V2”は、変動電圧V2の電圧値を表しており、“C1”は、キャパシタC1の容量値を表しており、“t”は時間を表している。なお、ここでいう「時間」は、変動電圧V2の反転時(つまり、変動電圧V2が上昇から下降、又は下降から上昇に転じた時)を起点とした時間である。また、以下の数式(3)において、“I1”は、定電流源13から流れる電流I1の電流値を表している。
The fluctuating voltage V2 output from the
第2コンパレータ22の出力する変動電圧V2は、変動電圧V2が基準電圧V1(ここでは、第1基準電圧V11)を上回っている間は、時間経過に伴って下降する(図2参照)。この場合、変動電圧V2は、以下の数式(4)により表される。以下の数式(4)において、“V22”は、変動電圧V2の最大電圧(後述する第2変動電圧V22)の電圧値を表しており、“R4”は、抵抗器R4の抵抗値を表している。なお、数式(4)においては、定電流源13による影響を無視している。
The fluctuating voltage V2 output from the
上述のように構成された三角波出力回路100では、第2出力回路12(第2コンパレータ22)は、第1出力回路11(第1コンパレータ21)にて基準電圧V1を調整されることにより、三角波(変動電圧)V2を出力する。三角波出力回路100の動作については、後述する「(3.1)三角波出力回路の動作」にて詳細に説明する。
In the triangular
(2.2)PWM信号出力回路及び駆動回路
次に、本実施形態のPWM信号出力回路200及び駆動回路300について図3を用いて詳細に説明する。PWM信号出力回路200は、三角波出力回路100と、比較回路3と、を備えている。駆動回路300は、PWM信号出力回路200と、スイッチング素子4と、を備えている。
(2.2) PWM signal output circuit and drive circuit Next, the PWM
比較回路3は、オープンコレクタ型のコンパレータである。比較回路3の非反転入力端子には、三角波出力回路100から出力される三角波V2が入力される。比較回路3の反転入力端子には、制御回路CC1から出力される入力信号(電圧信号)Vinが入力される。制御回路CC1については、後述する「(2.3)機械的負荷発生装置」にて説明する。また、本実施形態では、制御回路CC1から出力される信号が、比較回路3に入力される入力信号Vinとなっているが、制御回路CC1から出力される信号を減衰器(Attenuator)により減衰させた信号を、比較回路3に入力される入力信号Vinとしてもよい。
The
比較回路3は、非反転入力端子に入力される三角波V2と、反転入力端子に入力される入力信号Vinとを比較する。そして、比較回路3は、図4に示すように、三角波V2が入力信号Vinを上回っている間はハイレベル、三角波V2が入力信号Vinを下回っている間はローレベルとなる2値信号(PWM信号)S1を出力する。つまり、比較回路3は、三角波出力回路100から出力される三角波V2と閾値電圧(入力信号Vin)とを比較し、比較結果に応じたPWM信号S1を出力する。
The
スイッチング素子4は、例えば半導体スイッチである。本実施形態では、スイッチング素子4は、Pチャネルのエンハンスメント型のMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。スイッチング素子4のゲートは、抵抗器R5を介して比較回路3の出力端子に電気的に接続されている。また、スイッチング素子4のゲートは、抵抗器R6を介して負荷用電源P2に電気的に接続されている。負荷用電源P2は、直流電源であって、直流電圧を出力する。本実施形態では、負荷用電源P2は、電源P1と異なっているが、同じであってもよい。スイッチング素子4のソースは、負荷用電源P2に電気的に接続されている。スイッチング素子4のドレインは、負荷L1を介して基準電位点(グランド)に電気的に接続されている。本実施形態では、負荷L1は、後述する磁界発生部6のコイル61と、ダイオードと、を含んでいる。ダイオードは、スイッチング素子4のオフ時にコイル61で発生し得るサージ電流を還流させるための還流ダイオードであって、コイル61に並列に接続されている。
The switching
スイッチング素子4は、PWM信号S1がハイレベルの場合、ゲート−ソース間電圧が約0[V]となり、オフする。一方、スイッチング素子4は、PWM信号S1がローレベルの場合、ゲート−ソース間電圧が十分に大きくなるため、オンする。つまり、スイッチング素子4は、負荷用電源P2と負荷L1との間に電気的に接続されて、PWM信号出力回路200から出力されるPWM信号S1により駆動する。したがって、負荷L1には、スイッチング素子4がオン/オフすることにより、電流I2が流れる。そして、電流I2の大きさは、PWM信号S1のデューティ比に依存する。つまり、電流I2は、PWM信号S1のデューティ比が小さくなるにつれて大きくなり、PWM信号S1のデューティ比が大きくなるにつれて小さくなる。
When the PWM signal S1 is at high level, the switching
(2.3)機械的負荷発生装置
次に、本実施形態の機械的負荷発生装置400について図5A及び図5Bを用いて詳細に説明する。以下で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、以下では、操作体7の回転軸70に沿った方向を上下方向とし、特に操作体7がカバー9から突出する向き(図5Bの上方)を「上方」として説明する。ただし、これらの方向は、機械的負荷発生装置400の使用方向を限定する趣旨ではない。
(2.3) Mechanical Load Generating Device Next, the mechanical
機械的負荷発生装置400は、操作体7と、ロータ51と、磁気粘性流体5と、磁界発生部6と、コイルボビン8と、カバー9と、ボディ92と、ケース93と、を備えている。本開示でいう「磁気粘性流体5」は、印加される磁界の強さに応じて粘性が可逆的に変化する性質を有する機能性流体、より詳細には、MRF(Magnetorheological Fluid)であって、印加される磁界が強くなるにつれて粘性が高くなる。
The
本実施形態では、機械的負荷発生装置400は、操作体7に対するユーザの操作を受け付ける入力装置である。以下では、特に断りの無い限り、「機械的負荷発生装置400」を「入力装置400」という。本開示でいう「操作」は、ユーザが操作体7に対して外力を加えること全般を含み、例えば、回転操作、スライド操作、押し操作及び引き操作等が操作体7の操作に含まれる。本実施形態では一例として、操作体7は回転可能に構成されており、ユーザは操作体7を回転操作する。つまり、入力装置400は、ユーザによる操作体7の回転操作を受け付ける回転操作型デバイスである。より詳細には、入力装置400は、ロータリエンコーダである。
In the present embodiment, the mechanical
操作体7は、円柱状に形成されている。操作体7は、その中心軸を通る回転軸70を中心として回転可能に、カバー9及びボディ92にて支持されている。操作体7は、ロータ51に結合される結合部71と、後述する軸受部94にて支持される支持部72と、を有している。結合部71は、上下方向における操作体7の中央部に設けられており、支持部72は、操作体7の下端部に設けられている。
The operating
ロータ51は、操作体7の回転軸70を中心とする円盤状に形成されている。ロータ51は、操作体7の回転軸70を中心として、操作体7の操作に伴って回転する。本実施形態では、ロータ51は結合部71にて操作体7に直接的に結合されている。そのため、操作体7が回転軸70を中心として回転すると、ロータ51は、操作体7と一緒に回転軸70を中心として回転する。ロータ51は、一例として、磁性材料(強磁性体)にて形成されている。
The
コイルボビン8は、操作体7の回転軸70を中心とする円筒状に形成されている。つまり、コイルボビン8は、中空であって、コイルボビン8内には、カバー9及びボディ92が収容される。コイルボビン8には、磁界発生部6のコイル61が装着されている。コイルボビン8は、一例として、合成樹脂製である。
The coil bobbin 8 is formed in a cylindrical shape around the
カバー9は、操作体7の回転軸70を中心とする円盤状に形成されている。平面視におけるカバー9の中央部には、円形状に開口する貫通孔91が形成されている。操作体7は、上下方向において、貫通孔91を通してカバー9を貫通する。カバー9は、一例として、磁性材料(強磁性体)にて形成されている。
The
ボディ92は、操作体7の回転軸70を中心とする円柱状に形成されている。ボディ92の上面の中央部には、円形状に開口する凹部からなる軸受部94が形成されている。操作体7の支持部72は、軸受部94に挿入された状態で、ボディ92にて支持される。ボディ92は、一例として、磁性材料(強磁性体)にて形成されている。
The
ケース93は、上面が開口した有底円筒状に形成されている。ここでは、コイル61がケース93内に収まるように、コイルボビン8の少なくとも一部が、ボディ92と共にケース93内に収容されている。
The
ここで、カバー9及びボディ92は、上下方向において、所定の隙間を空けて互いに対向した状態で、コイルボビン8に固定されている。そして、コイルボビン8の内側において、カバー9の下面とボディ92の上面との間には、収容空間50が形成されることになる。
Here, the
ロータ51は、この収容空間50内に収容される。ロータ51は、回転時においてもカバー9、ボディ92及びコイルボビン8に接触しないように、収容空間50の内側面(カバー9の下面、ボディ92の上面及びコイルボビン8の内周面)に対して隙間を空けた状態で、収容空間50内に収容される。
The
さらに、ロータ51の表面と収容空間50の内側面との間には、磁気粘性流体5が介在する。本実施形態では、磁気粘性流体5は収容空間50に充填されている。つまり、ロータ51は、磁気粘性流体5中に配置されることになる。そのため、ロータ51の表面と収容空間50の内側面との間の隙間は、磁気粘性流体5にて満たされることになる。コイルボビン8の上面とカバー9の下面との間にはパッキン81が装着され、コイルボビン8の下面とケース93の内底面との間にはパッキン82が装着されている。パッキン81及びパッキン82により、収容空間50の気密性(水密性)が確保される。
Further, the magnetorheological fluid 5 is interposed between the surface of the
ここで、磁気粘性流体5は、印加される磁界が強くなるにつれて粘性が高くなる機能性流体である。つまり、磁気粘性流体5の粘性は一定ではなく、磁気粘性流体5に印加される磁界に応じて変化する。そして、ロータ51は、磁気粘性流体5に接した状態で回転するので、ロータ51の回転に対しては、磁気粘性流体5の粘性に応じた抵抗力(機械的負荷)が発生する。したがって、磁気粘性流体5の粘性が変化すれば、ロータ51の回転に対する抵抗力の大きさが変化し、ロータ51に繋がる操作体7の操作(回転)に対する抵抗力の大きさも変化する。本実施形態では、磁気粘性流体5の粘性は、最高粘度と最低粘度との間で、印加される磁界に応じて変化することと仮定する。
Here, the magnetorheological fluid 5 is a functional fluid whose viscosity increases as the applied magnetic field becomes stronger. That is, the viscosity of the magnetorheological fluid 5 is not constant, but changes according to the magnetic field applied to the magnetorheological fluid 5. Since the
すなわち、磁気粘性流体5に磁界が印加されていない状態では、磁気粘性流体5の粘性は最低粘度にあって、ロータ51の回転に対して磁気粘性流体5で発生する抵抗力は最小値となる。このとき、操作体7を操作するユーザに対して操作体7から作用する反力(抵抗力)は最小値となり、操作体7の操作感は比較的軽くなる。一方、磁気粘性流体5に磁界が印加されている状態では、磁気粘性流体5の粘性は最高粘度にあって、ロータ51の回転に対して磁気粘性流体5で発生する抵抗力は最大値となる。このとき、操作体7を操作するユーザに対して操作体7から作用する反力(抵抗力)は最大値となり、操作体7の操作感は重くなる。したがって、入力装置400は、操作体7を操作するユーザに対して操作体7から作用する反力(抵抗力)の大きさを変化させることにより、ユーザに対して力覚を提示する。
That is, in the state where the magnetic field is not applied to the magnetorheological fluid 5, the viscosity of the magnetorheological fluid 5 is at the minimum viscosity, and the resistance force generated by the magnetorheological fluid 5 against the rotation of the
ここで、磁界発生部6は、磁気粘性流体5に磁界を作用させるコイル61を有する。コイル61は、駆動回路300(図3参照)により駆動される。つまり、駆動回路300は、コイル61に励磁電流(電流I2)を流すことにより、磁界発生部6から磁気粘性流体5に磁界を印加させる回路である。言い換えれば、磁界発生部6は、負荷L1であって、駆動回路300に駆動されることで磁気粘性流体5に磁界を印加することにより、磁気粘性流体5の粘性を変化させる。本実施形態では、駆動回路300は、制御回路CC1(図3参照)により制御される。
Here, the magnetic
制御回路CC1は、操作体7の変位量(操作体7の回転運動に伴う変位)に応じて入力装置400から出力される操作信号に基づいて、駆動回路300を制御する回路である。制御回路CC1は、例えば、プロセッサ及びメモリを含むコンピュータを主構成とする。この構成では、メモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、制御回路CC1としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータのメモリに予め記録されていてもよいが、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク又はハードディスクドライブ等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。
The control circuit CC1 is a circuit that controls the
制御回路CC1は、入力された操作信号に基づいて駆動回路300を制御し、磁界発生部6から磁気粘性流体5に印加される磁界の強さを変化させる。これにより、操作体7に作用する抵抗力は、操作体7の変位量に応じて変化する。本実施形態では、一例として、制御回路CC1は、入力された操作信号に基づく入力信号VinをPWM信号出力回路200の比較回路3に出力する。これにより、制御回路CC1は、駆動回路300をPWM制御することにより、磁界発生部6から磁気粘性流体5に印加される磁界の強さを変化させる。ここで、制御回路CC1は、例えば、操作信号と、磁界発生部6から磁気粘性流体5に印加される磁界の強さと、の相関関係を予め記憶しており、実際に入力された操作信号に基づいて駆動回路300を制御する。
The control circuit CC1 controls the
(3)動作
以下、本実施形態の三角波出力回路100の動作について図1及び図2を用いて説明する。まず、電源P1の電源を投入すると、第1コンパレータ21の非反転入力端子には、電源P1の電源電圧を抵抗器R1,R2の直列回路で分圧した電圧が入力される。第1コンパレータ21の反転入力端子には、キャパシタC1の両端電圧(充電電圧)が入力される。ここで、電源P1の投入時においては、キャパシタC1は充電されていないので、充電電圧は殆ど零である。したがって、非反転入力端子の入力電圧が反転入力端子の入力電圧を上回っているので、第1コンパレータ21の出力電圧(第1出力電圧V10)は、電源P1の出力電圧を抵抗器R1,R2を含む分圧回路により分圧した電圧となる。そして、基準電圧V1は、第2基準電圧V12となる。
(3) Operation The operation of the triangular
一方、第2コンパレータ22の非反転入力端子には、電源P1の電源電圧を抵抗器R1,R2の直列回路で分圧した電圧(ここでは、第2基準電圧V12)が入力される。第2コンパレータ22の反転入力端子には、キャパシタC1の両端電圧(充電電圧)が入力されるが、上記と同様に、電源P1の投入時においては、充電電圧は殆ど零である。したがって、非反転入力端子の入力電圧(基準電圧V1)が反転入力端子の入力電圧(変動電圧V2)を上回っているので、キャパシタC1が定電流源13からの電流I1により充電され始める。このため、変動電圧V2は、基準電圧V1(ここでは、第2基準電圧V12)に達するまで、時間経過に伴って上昇する。
On the other hand, the non-inverting input terminal of the
時刻t1において、変動電圧V2が基準電圧V1(ここでは、第2基準電圧V12)に達すると、第1コンパレータ21では、非反転入力端子の入力電圧(基準電圧V1)が反転入力端子の入力電圧(変動電圧V2)を下回る。このため、第1コンパレータ21の出力電圧(第1出力電圧V10)は、基準電位点の電位(ここでは、0[V])と略等しくなる。そして、基準電圧V1は、第2基準電圧V12から第1基準電圧V11へと反転する。すると、第2コンパレータ22では、非反転入力端子の入力電圧(基準電圧V1)が反転入力端子の入力電圧(変動電圧V2)を下回るので、キャパシタC1の電荷が抵抗器R4を介して放電され始める。このため、変動電圧V2は、キャパシタC1の容量成分に起因する遅延により第2変動電圧V22(>第2基準電圧V12)までオーバーシュートした後、基準電圧V1(ここでは、第1基準電圧V11)に達するまで、時間経過に伴って下降する。
At time t1, when the fluctuating voltage V2 reaches the reference voltage V1 (here, the second reference voltage V12), in the
その後、時刻t2(>時刻t1)において、変動電圧V2が基準電圧V1(ここでは、第1基準電圧V11)に達すると、第1コンパレータ21では、非反転入力端子の入力電圧(基準電圧V1)が反転入力端子の入力電圧(変動電圧V2)を上回る。このため、第1コンパレータ21の出力電圧(第1出力電圧V10)は、電源P1の出力電圧を抵抗器R1,R2を含む分圧回路により分圧した電圧となる。そして、基準電圧V1は、第1基準電圧V11から第2基準電圧V12へと反転する。すると、第2コンパレータ22では、非反転入力端子の入力電圧(基準電圧V1)が反転入力端子の入力電圧(変動電圧V2)を上回るので、キャパシタC1が定電流源13からの電流I1により充電され始める。このため、変動電圧V2は、キャパシタC1の容量成分に起因する遅延により第1変動電圧V21(>第1基準電圧V11)までアンダーシュートした後、基準電圧V1(ここでは、第2基準電圧V12)に達するまで、時間経過に伴って上昇する。
After that, at time t2 (>time t1), when the fluctuating voltage V2 reaches the reference voltage V1 (here, the first reference voltage V11), in the
以降、時刻t3(>時刻t2)において、変動電圧V2が基準電圧V1(ここでは、第2基準電圧V12)に達すると、時刻t1と同様に、第1コンパレータ21の出力電圧(第1出力電圧V10)は、基準電位点の電位(ここでは、0[V])と略等しくなる。そして、基準電圧V1は、第2基準電圧V12から第1基準電圧V11へと反転する。そして、変動電圧V2は、時刻t1と同様に、第2変動電圧V22(>第2基準電圧V12)までオーバーシュートした後、基準電圧V1(ここでは、第1基準電圧V11)に達するまで、時間経過に伴って下降する。また、時刻t4(>時刻t3)において、変動電圧V2が基準電圧V1(ここでは、第1基準電圧V11)に達すると、時刻t2と同様に、第1コンパレータ21の出力電圧(第1出力電圧V10)は、電源P1の出力電圧を抵抗器R1,R2を含む分圧回路により分圧した電圧となる。そして、基準電圧V1は、第1基準電圧V11から第2基準電圧V12へと反転する。そして、変動電圧V2は、時刻t2と同様に、第1変動電圧V21(>第1基準電圧V11)までアンダーシュートした後、基準電圧V1(ここでは、第2基準電圧V12)に達するまで、時間経過に伴って上昇する。 After that, at time t3 (>time t2), when the fluctuation voltage V2 reaches the reference voltage V1 (here, the second reference voltage V12), the output voltage of the first comparator 21 (first output voltage V10) is substantially equal to the potential at the reference potential point (here, 0 [V]). Then, the reference voltage V1 is inverted from the second reference voltage V12 to the first reference voltage V11. Then, like the time t1, the fluctuating voltage V2 overshoots to the second fluctuating voltage V22 (>the second reference voltage V12), and then the time until it reaches the reference voltage V1 (here, the first reference voltage V11) It descends with the passage of time. Further, at time t4 (>time t3), when the variable voltage V2 reaches the reference voltage V1 (here, the first reference voltage V11), the output voltage of the first comparator 21 (first output voltage V10) is a voltage obtained by dividing the output voltage of the power source P1 by the voltage dividing circuit including the resistors R1 and R2. Then, the reference voltage V1 is inverted from the first reference voltage V11 to the second reference voltage V12. Then, the fluctuation voltage V2 undershoots to the first fluctuation voltage V21 (>the first reference voltage V11), and then reaches the reference voltage V1 (here, the second reference voltage V12) until the fluctuation voltage V2 undershoots the time. Increases with time.
以下、上記の動作を繰り返すことにより、三角波出力回路100は、変動電圧V2を三角波V2として出力する。ここで、三角波V2の振幅、最小電圧、及び最大電圧は、基本的に電源P1の電源電圧と、抵抗器R1〜R3の抵抗値と、により決定することが可能である。また、三角波V2の発振周波数は、基本的に電源P1の電源電圧と、キャパシタC1の容量値と、抵抗器R4の抵抗値と、定電流源13から供給される電流I1の電流値と、により決定することが可能である。
Hereinafter, by repeating the above operation, the triangular
上述のように、本実施形態では、三角波(変動電圧)V2を直接変化させるのではなく、基準電圧V1を調整することにより、三角波V2を間接的に変化させている。具体的には、本実施形態では、第1コンパレータ21の出力電圧(第1出力電圧V10)、第2コンパレータ22の入力電圧(基準電圧V1)、及び第2コンパレータ22の出力電圧(第2出力電圧V20)の順に変化するため、キャパシタC1の充放電が間接的に行われる。このため、本実施形態では、三角波V2を直接変化させる場合と比較して、三角波V2に与える影響が小さく、結果として三角波出力回路100の出力波形(つまり、三角波V2の波形)が鈍りにくい、という利点がある。 As described above, in the present embodiment, the triangular wave V2 is indirectly changed by adjusting the reference voltage V1 instead of directly changing the triangular wave (variable voltage) V2. Specifically, in the present embodiment, the output voltage of the first comparator 21 (first output voltage V10), the input voltage of the second comparator 22 (reference voltage V1), and the output voltage of the second comparator 22 (second output). Since the voltage changes in the order of V20), the capacitor C1 is indirectly charged and discharged. Therefore, in the present embodiment, compared with the case where the triangular wave V2 is directly changed, the influence on the triangular wave V2 is small, and as a result, the output waveform of the triangular wave output circuit 100 (that is, the waveform of the triangular wave V2) is less likely to become dull. There are advantages.
また、本実施形態では、以下のような利点を享受し得る。すなわち、本実施形態の三角波出力回路100は、第1コンパレータ21及び第2コンパレータ22の出力電圧に影響を及ぼす遅延回路又はダイオード等の非線形素子を有していない。このため、本実施形態では、上記の遅延回路又はダイオードを含む回路と比較して、温度変化などの環境の影響を受けにくく、三角波V2の傾きの直線性を向上できる、という利点がある。
In addition, the present embodiment can enjoy the following advantages. That is, the triangular
また、本実施形態の三角波出力回路100の動作の安定性は、第1コンパレータ21及び第2コンパレータ22の特性に依存する。したがって、本実施形態の三角波出力回路100は、動作の安定性が回路素子の性能のばらつきに依存する回路と比較して、動作の安定性が向上しやすい、という利点がある。
The stability of the operation of the triangular
なお、三角波発生回路では、求められる直線性によっては、コンパレータの代わりにオペアンプを用いて構成してもよい。オペアンプは、負帰還をかける使い方を前提として、位相補償コンデンサを内蔵している。三角波発生回路は、位相補償コンデンサを内蔵するオペアンプを用いて構成された場合、位相補償コンデンサ影響によるハイカットフィルタの特性により、高い周波数成分を含む鋭角的な変化に追従しにくい。そのため、三角波発生回路は、波形の上昇から下降、あるいは下降から上昇の変化点の近傍では直線性を損ねやすい。このような理由により、オペアンプを用いて構成された三角波発生回路は、コンパレータを用いて構成された三角波発生回路に比べ直線性は劣るものの、従来のラッチを用いる場合に比べて、出力波形の鈍化を抑制できる。 Note that the triangular wave generation circuit may be configured by using an operational amplifier instead of the comparator depending on the required linearity. The operational amplifier has a built-in phase compensation capacitor for use in negative feedback. When the triangular wave generation circuit is configured using an operational amplifier including a phase compensation capacitor, it is difficult to follow an acute change including a high frequency component due to the characteristics of the high cut filter due to the influence of the phase compensation capacitor. Therefore, the triangular wave generation circuit tends to impair the linearity in the vicinity of the change point of the waveform from rising to falling or from falling to rising. For this reason, the triangular wave generation circuit configured using the operational amplifier is inferior in linearity to the triangular wave generation circuit configured using the comparator, but the output waveform becomes slower than that in the case where the conventional latch is used. Can be suppressed.
また、本実施形態では、第1コンパレータ21及び第2コンパレータ22には、いずれも単電源の汎用のコンパレータを採用することが可能である。このため、本実施形態では、三角波出力回路100の製造コストを低減しやすい、という利点がある。
Further, in the present embodiment, both the
(4)変形例
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
(4) Modifications The above-described embodiment is only one of the various embodiments of the present disclosure. The above-described embodiment can be variously modified according to the design and the like as long as the object of the present disclosure can be achieved. Hereinafter, modifications of the above-described embodiment will be listed. The modifications described below can be applied in appropriate combination.
本開示における機械的負荷発生装置400を含むシステムでは、例えば、制御回路CC1等に、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における制御回路CC1としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうIC又はLSI等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又はULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれる集積回路を含む。さらに、LSIの製造後にプログラムされる、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はLSI内部の接合関係の再構成若しくはLSI内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む1ないし複数の電子回路で構成される。
In the system including the
また、例えば制御回路CC1における複数の機能が、1つの筐体内に集約されていることは必須の構成ではない。つまり、制御回路CC1の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、例えば制御回路CC1の少なくとも一部の機能は、例えば、サーバ装置及びクラウド(クラウドコンピューティング)等によって実現されてもよい。 Further, for example, it is not essential that the plurality of functions of the control circuit CC1 are integrated in one housing. That is, the constituent elements of the control circuit CC1 may be distributed and provided in a plurality of housings. Further, for example, at least a part of the functions of the control circuit CC1 may be realized by, for example, a server device and a cloud (cloud computing).
上述の実施形態では、三角波(変動電圧)V2の最小電圧は、図2に示すように殆ど0[V]であるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、三角波(変動電圧)V2の最小値(第1変動電圧V21)は、図6Aに示すように零よりも大きくてもよい。この態様は、例えば上述の実施形態と比較して第1基準電圧V11が大きくなるように抵抗器R1,R2,R3の抵抗値を調整することで、実現可能である。 In the above-described embodiment, the minimum voltage of the triangular wave (variable voltage) V2 is almost 0 [V] as shown in FIG. 2, but the present invention is not limited to this. For example, the minimum value (first fluctuating voltage V21) of the triangular wave (fluctuation voltage) V2 may be larger than zero as shown in FIG. 6A. This mode can be realized, for example, by adjusting the resistance values of the resistors R1, R2, R3 so that the first reference voltage V11 becomes larger than that in the above-described embodiment.
この態様の三角波出力回路100を用いたPWM信号出力回路200では、入力信号Vinが三角波V2の最小電圧(第1変動電圧V21)を上回るまで、比較回路3の出力電圧がハイレベルで維持される。言い換えれば、入力信号Vinが三角波V2の最小電圧を上回るまで、PWM信号出力回路200がPWM信号S1を出力しない。つまり、この態様の三角波出力回路100を用いたPWM信号出力回路200では、入力信号Vinの大小により、PWM信号S1を生成するモードと生成しないモードとを切り替えることができる。
In the PWM
さらに言えば、この態様のPWM信号出力回路200を用いた駆動回路300では、駆動モードは、PWM信号出力回路200から出力されるPWM信号S1により、スイッチング素子4を駆動するモードである。スタンバイモードは、PWM信号出力回路200からPWM信号S1が出力されないためにスイッチング素子4を駆動しないが、負荷用電源P2が投入された状態を維持するモードである。
Moreover, in the
図6Bに示すように、入力信号Vinが三角波V2の最小電圧(第1変動電圧V21)を上回るまでは、スイッチング素子4がオフ状態に維持されるので、負荷L1には電流I2が流れない。つまり、この場合、駆動回路300は、スタンバイモードで動作している。一方、入力信号Vinが三角波V2の最小電圧(第1変動電圧V21)を上回ると、PWM信号S1によりスイッチング素子4がオン/オフされるので、負荷L1には電流I2が流れる。つまり、この場合、駆動回路300は、駆動モードで動作している。
As shown in FIG. 6B, until the input signal Vin exceeds the minimum voltage (first fluctuation voltage V21) of the triangular wave V2, the switching
上述のように、この態様では、入力信号Vinの大小により駆動モードとスタンバイモードとを切り替えることができるので、スタンバイモードを実現するための信号線を別途用意する必要がない、という利点がある。 As described above, in this aspect, the drive mode and the standby mode can be switched depending on the magnitude of the input signal Vin, and therefore there is an advantage that it is not necessary to separately prepare a signal line for realizing the standby mode.
上述の実施形態では、スイッチング素子4は、Pチャネルのエンハンスメント型のMOSFET(つまり、FET)であるが、これに限らず、バイポーラトランジスタ等のトランジスタであってもよい。なお、スイッチング素子4がFETである場合、トランジスタである場合と比較して、オフからオンに要する時間と、オンからオフに要する時間とが殆ど同じになるので、入力に対する応答の直線性が良い、という利点がある。
In the above-described embodiment, the switching
上述の実施形態では、磁界発生部6は、単一のコイル61を有しているが、これに限らず、複数のコイル61を有する構成であってもよい。この態様では、複数のコイル61は直列に接続されていてもよいし、並列に接続されていてもよい。
In the above-described embodiment, the magnetic
上述の実施形態では、PWM信号出力回路200の出力するPWM信号S1は、磁気粘性流体5を用いた機械的負荷発生装置400の制御に用いられているが、用途を限定する趣旨ではない。例えば、PWM信号S1は、照明器具の有する光源の調光及び調色に用いることが可能である。その他、PWM信号S1は、VCM(Voice Coil Motor)を用いた触感提示装置の制御、又はカメラ向けのアクチュエータの制御などに用いることが可能である。
In the above-described embodiment, the PWM signal S1 output from the PWM
上述の実施形態において、三角波出力回路100は、定電流源13の代わりに抵抗器を用いて構成されていてもよい。この態様では、変動電圧V2は、電源P1から抵抗器を介して流れる電流I1により充電されるキャパシタC1の両端電圧である。三角波出力回路100は、抵抗器を用いることにより、定電流源13を用いる場合に比べて直線性は劣るが、より簡易かつ低コストに擬似的なのこぎり波を生成することができる。この場合、三角波(変動電圧)V2の変化は、抵抗器の抵抗値を“R10”とすると、以下の数式(5)により表される。
In the above-described embodiment, the triangular
(まとめ)
以上述べたように、第1の態様に係る三角波出力回路(100)は、第1出力回路(11)と、第2出力回路(12)と、を備える。第1出力回路(11)は、基準電圧(V1)を出力する。第2出力回路(12)は、基準電圧(V1)に追従して、電圧値が上昇と下降とを交互に繰り返す変動電圧(V2)を出力する。第2出力回路(12)は、第1出力回路(11)にて基準電圧(V1)を調整されることにより、変動電圧(V2)を三角波(V2)として出力する。
(Summary)
As described above, the triangular wave output circuit (100) according to the first aspect includes the first output circuit (11) and the second output circuit (12). The first output circuit (11) outputs a reference voltage (V1). The second output circuit (12) follows the reference voltage (V1) and outputs a fluctuating voltage (V2) in which the voltage value alternately repeats rising and falling. The second output circuit (12) outputs the fluctuating voltage (V2) as a triangular wave (V2) by adjusting the reference voltage (V1) by the first output circuit (11).
この態様によれば、出力波形が鈍りにくい、という利点がある。 According to this aspect, there is an advantage that the output waveform is less likely to be dull.
第2の態様に係る三角波出力回路(100)では、第1の態様において、第1出力回路(11)は、基準電圧(V1)に基づく電圧を出力する第1コンパレータ(21)を有する。第2出力回路(12)は、変動電圧(V2)に基づく電圧を出力する第2コンパレータ(22)を有する。 In the triangular wave output circuit (100) according to the second aspect, in the first aspect, the first output circuit (11) has a first comparator (21) that outputs a voltage based on the reference voltage (V1). The second output circuit (12) has a second comparator (22) that outputs a voltage based on the fluctuating voltage (V2).
この態様によれば、基準電圧(V1)を調整するための回路を設計しやすい、という利点がある。 According to this aspect, there is an advantage that a circuit for adjusting the reference voltage (V1) can be easily designed.
第3の態様に係る三角波出力回路(100)では、第2の態様において、変動電圧(V2)は、定電流源(13)からの電流(I1)により充電されるキャパシタ(C1)の両端電圧である。第1コンパレータ(21)及び第2コンパレータ(22)の非反転入力端子には、基準電圧(V1)が入力される。第1コンパレータ(21)及び第2コンパレータ(22)の反転入力端子には、変動電圧(V2)が入力される。 In the triangular wave output circuit (100) according to the third aspect, in the second aspect, the fluctuating voltage (V2) is the voltage across the capacitor (C1) charged by the current (I1) from the constant current source (13). Is. The reference voltage (V1) is input to the non-inverting input terminals of the first comparator (21) and the second comparator (22). The fluctuation voltage (V2) is input to the inverting input terminals of the first comparator (21) and the second comparator (22).
この態様によれば、変動電圧(V2)を基準電圧(V1)に追従させる回路を設計しやすい、という利点がある。 According to this aspect, there is an advantage that it is easy to design a circuit that causes the variable voltage (V2) to follow the reference voltage (V1).
第4の態様に係る三角波出力回路(100)では、第2の態様において、変動電圧(V2)は、電源(P1)から抵抗器を介して流れる電流(I1)により充電されるキャパシタ(C1)の両端電圧である。第1コンパレータ(21)及び第2コンパレータ(22)の非反転入力端子には、基準電圧(V1)が入力される。第1コンパレータ(21)及び第2コンパレータ(22)の反転入力端子には、変動電圧(V2)が入力される。 In the triangular wave output circuit (100) according to the fourth aspect, in the second aspect, the fluctuating voltage (V2) is the capacitor (C1) charged by the current (I1) flowing from the power source (P1) through the resistor. Is the voltage across. The reference voltage (V1) is input to the non-inverting input terminals of the first comparator (21) and the second comparator (22). The fluctuation voltage (V2) is input to the inverting input terminals of the first comparator (21) and the second comparator (22).
この態様によれば、変動電圧(V2)を基準電圧(V1)に追従させる回路を設計しやすい、という利点がある。 According to this aspect, there is an advantage that it is easy to design a circuit that causes the variable voltage (V2) to follow the reference voltage (V1).
第5の態様に係る三角波出力回路(100)では、第1〜第4のいずれかの態様において、三角波(V2)は、のこぎり波である。 In the triangular wave output circuit (100) according to the fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the triangular wave (V2) is a sawtooth wave.
この態様によれば、三角波(V2)を用いてPWM信号(S1)を生成する際に、周期ごとにPWM信号(S1)が立ち上がる(又は立ち下がる)タイミングを一定にしやすい、という利点がある。 According to this aspect, when the PWM signal (S1) is generated using the triangular wave (V2), there is an advantage that the rising timing (or falling timing) of the PWM signal (S1) can be easily made constant for each cycle.
第6の態様に係る三角波出力回路(100)では、第1〜第5のいずれかの態様において、変動電圧(V2)の最小値は、零よりも大きい。 In the triangular wave output circuit (100) according to the sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, the minimum value of the fluctuation voltage (V2) is larger than zero.
この態様によれば、三角波(V2)と閾値電圧(入力信号)(Vin)との比較によりPWM信号(S1)を生成する場合に、入力信号(Vin)の大小によりPWM信号(S1)を生成するモードと生成しないモードとを切り替え可能である、という利点がある。 According to this aspect, when the PWM signal (S1) is generated by comparing the triangular wave (V2) with the threshold voltage (input signal) (Vin), the PWM signal (S1) is generated according to the magnitude of the input signal (Vin). There is an advantage that it is possible to switch between the mode to be performed and the mode not to be generated.
第7の態様に係るPWM信号出力回路(200)は、第1〜第6のいずれかの態様の三角波出力回路(100)と、比較回路(3)と、を備える。比較回路(3)は、三角波出力回路(100)から出力される三角波(V2)と閾値電圧(Vin)とを比較し、比較結果に応じたPWM信号(S1)を出力する。 The PWM signal output circuit (200) according to the seventh aspect includes the triangular wave output circuit (100) according to any one of the first to sixth aspects and a comparison circuit (3). The comparison circuit (3) compares the triangular wave (V2) output from the triangular wave output circuit (100) with the threshold voltage (Vin), and outputs a PWM signal (S1) according to the comparison result.
この態様によれば、鈍りにくい三角波(V2)を用いてPWM信号(S1)を生成するため、所望の特性のPWM信号(S1)を出力しやすい、という利点がある。 According to this aspect, since the PWM signal (S1) is generated using the triangular wave (V2) that is hard to dull, there is an advantage that it is easy to output the PWM signal (S1) having a desired characteristic.
第8の態様に係る駆動回路(300)は、第7の態様のPWM信号出力回路(200)と、スイッチング素子(4)と、を備える。スイッチング素子(4)は、負荷用電源(P2)と負荷(L1)との間に電気的に接続されて、PWM信号出力回路(200)から出力されるPWM信号(S1)により駆動する。 The drive circuit (300) according to the eighth aspect includes the PWM signal output circuit (200) of the seventh aspect and the switching element (4). The switching element (4) is electrically connected between the load power source (P2) and the load (L1) and is driven by the PWM signal (S1) output from the PWM signal output circuit (200).
この態様によれば、所望の特性で出力されやすいPWM信号(S1)を用いてスイッチング素子(4)を駆動するため、スイッチング素子(4)を駆動する精度を向上させやすい、という利点がある。 According to this aspect, since the switching element (4) is driven by using the PWM signal (S1) that is easily output with desired characteristics, there is an advantage that the accuracy of driving the switching element (4) is easily improved.
第9の態様に係る機械的負荷発生装置(400)は、第8の態様の駆動回路(300)と、磁気粘性流体(5)と、負荷(L1)としての磁界発生部(6)と、を備える。磁界発生部(6)は、駆動回路(300)に駆動されることで磁気粘性流体(5)に磁界を印加することにより、磁気粘性流体(5)の粘性を変化させる。 A mechanical load generator (400) according to a ninth aspect is a drive circuit (300) according to the eighth aspect, a magneto-rheological fluid (5), a magnetic field generator (6) as a load (L1), Equipped with. The magnetic field generator (6) changes the viscosity of the magneto-rheological fluid (5) by being driven by the drive circuit (300) to apply a magnetic field to the magnetorheological fluid (5).
この態様によれば、精度を向上させやすいスイッチング素子(4)を用いて磁気粘性流体(5)の粘性を変化させることができるので、所望の特性の機械的負荷を発生させやすい、という利点がある。 According to this aspect, since the viscosity of the magneto-rheological fluid (5) can be changed by using the switching element (4) whose accuracy is easily improved, there is an advantage that a mechanical load having desired characteristics is easily generated. is there.
第2〜第6の態様に係る構成については、三角波出力回路(100)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。 The configurations according to the second to sixth aspects are not essential for the triangular wave output circuit (100) and can be omitted as appropriate.
11 第1出力回路
12 第2出力回路
13 定電流源
21 第1コンパレータ
22 第2コンパレータ
3 比較回路
4 スイッチング素子
5 磁気粘性流体
6 磁界発生部
100 三角波出力回路
200 PWM信号出力回路
300 駆動回路
400 機械的負荷発生装置
L1 負荷
P1 電源
P2 負荷用電源
S1 PWM信号
V1 基準電圧
V2 変動電圧(三角波)
Vin 入力信号(閾値電圧)
11
Vin input signal (threshold voltage)
Claims (9)
前記基準電圧に追従して、電圧値が上昇と下降とを交互に繰り返す変動電圧を出力する第2出力回路と、を備え、
前記第2出力回路は、前記第1出力回路にて前記基準電圧を調整されることにより、前記変動電圧を三角波として出力する、
三角波出力回路。 A first output circuit for outputting a reference voltage,
A second output circuit that outputs a fluctuating voltage whose voltage value alternates between rising and falling, following the reference voltage;
The second output circuit outputs the fluctuating voltage as a triangular wave by adjusting the reference voltage by the first output circuit.
Triangular wave output circuit.
前記第2出力回路は、前記変動電圧に基づく電圧を出力する第2コンパレータを有する、
請求項1記載の三角波出力回路。 The first output circuit includes a first comparator that outputs a voltage based on the reference voltage,
The second output circuit has a second comparator that outputs a voltage based on the fluctuating voltage,
The triangular wave output circuit according to claim 1.
前記第1コンパレータ及び前記第2コンパレータの非反転入力端子には、前記基準電圧が入力され、
前記第1コンパレータ及び前記第2コンパレータの反転入力端子には、前記変動電圧が入力される、
請求項2に記載の三角波出力回路。 The fluctuating voltage is the voltage across the capacitor charged by the current from the constant current source,
The reference voltage is input to non-inverting input terminals of the first comparator and the second comparator,
The variable voltage is input to the inverting input terminals of the first comparator and the second comparator,
The triangular wave output circuit according to claim 2.
前記第1コンパレータ及び前記第2コンパレータの非反転入力端子には、前記基準電圧が入力され、
前記第1コンパレータ及び前記第2コンパレータの反転入力端子には、前記変動電圧が入力される、
請求項2に記載の三角波出力回路。 The fluctuating voltage is a voltage across a capacitor charged by a current flowing from a power source through a resistor,
The reference voltage is input to non-inverting input terminals of the first comparator and the second comparator,
The variable voltage is input to the inverting input terminals of the first comparator and the second comparator,
The triangular wave output circuit according to claim 2.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の三角波出力回路。 The triangular wave is a sawtooth wave,
The triangular wave output circuit according to claim 1.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の三角波出力回路。 The minimum value of the fluctuating voltage is greater than zero,
The triangular wave output circuit according to claim 1.
前記三角波出力回路から出力される前記三角波と閾値電圧とを比較し、比較結果に応じたPWM信号を出力する比較回路と、を備える、
PWM信号出力回路。 A triangular wave output circuit according to any one of claims 1 to 6,
A comparison circuit that compares the triangular wave output from the triangular wave output circuit with a threshold voltage and outputs a PWM signal according to the comparison result.
PWM signal output circuit.
負荷用電源と負荷との間に電気的に接続されて、前記PWM信号出力回路から出力される前記PWM信号により駆動するスイッチング素子と、を備える、
駆動回路。 A PWM signal output circuit according to claim 7,
A switching element electrically connected between the load power source and the load and driven by the PWM signal output from the PWM signal output circuit.
Drive circuit.
磁気粘性流体と、
前記駆動回路に駆動されることで前記磁気粘性流体に磁界を印加することにより、前記磁気粘性流体の粘性を変化させる前記負荷としての磁界発生部と、を備える、
機械的負荷発生装置。 A drive circuit according to claim 8;
Magnetic viscous fluid,
A magnetic field generation unit as the load that changes the viscosity of the magneto-rheological fluid by applying a magnetic field to the magneto-rheological fluid by being driven by the drive circuit,
Mechanical load generator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018226063A JP2020088829A (en) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | Triangular wave output circuit, PWM signal output circuit, drive circuit, and mechanical load generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018226063A JP2020088829A (en) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | Triangular wave output circuit, PWM signal output circuit, drive circuit, and mechanical load generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020088829A true JP2020088829A (en) | 2020-06-04 |
Family
ID=70909184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018226063A Pending JP2020088829A (en) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | Triangular wave output circuit, PWM signal output circuit, drive circuit, and mechanical load generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020088829A (en) |
-
2018
- 2018-11-30 JP JP2018226063A patent/JP2020088829A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6278265B1 (en) | Switching regulator | |
CN111106746B (en) | Electronic circuit for estimating load current intensity based on internal conditions of boost converter | |
US7961022B2 (en) | Pulsed width modulated control method and apparatus | |
US8581564B2 (en) | Switching power supply apparatus | |
KR20160022807A (en) | Duty-cycle dependent slope compensation for a current mode switching regulator | |
JPH05137327A (en) | Regulator circuit | |
US10193449B2 (en) | Buck voltage converter | |
US8120402B2 (en) | PWM control circuit having adjustable minimum duty cycle | |
US10447153B2 (en) | VBOOST signal generation | |
JP6145038B2 (en) | DC-DC converter and semiconductor integrated circuit | |
JPWO2005046036A1 (en) | DC / DC converter | |
JP4510054B2 (en) | Ultra low power RC oscillator | |
JP2020088829A (en) | Triangular wave output circuit, PWM signal output circuit, drive circuit, and mechanical load generator | |
JP2021099896A (en) | Input device and input system | |
JPWO2005001938A1 (en) | Semiconductor integrated circuit | |
US8890587B2 (en) | Adaptive slope generator | |
CN112994659A (en) | Relaxation oscillator and method of controlling a relaxation oscillator | |
JP2005198433A (en) | Power supply device and portable apparatus using the same | |
JP2004088964A (en) | Switching power supply | |
JPH10215567A (en) | Power source circuit | |
JP4412535B2 (en) | Synchronous rectification switching regulator control circuit and semiconductor integrated circuit including the same | |
JP2018501769A (en) | Electrical conversion | |
CN111030598A (en) | Crystal oscillator circuit with oscillation amplitude limiting function | |
JP2009273215A (en) | Switching power supply device | |
JP5601176B2 (en) | Switching regulator |