JP2603627B2 - 発振周波数可変のリングオシレータを用いた高周波磁気治療器 - Google Patents

発振周波数可変のリングオシレータを用いた高周波磁気治療器

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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、磁界発生のための高周波発振を行うのに人
体に慣れを生じさせない程度に広い範囲で安定して発振
周波数を可変としたリングオシレータを用いた高周波磁
気治療器に関するものである。
(背景技術) 高周波磁気治療器は、コイルに高周波電流を通電する
ことによって発生する高周波磁界を人体に照射して、肩
こりなどの諸症状を緩和するようにした治療器である。
第2図に従来の一般的な高周波磁気治療器のブロック図
を示す。21は高周波発振回路であり、高周波信号を発振
する。22は高周波発振回路21の出力にて駆動されるバッ
ファ回路である。23は磁界発生用のコイルであり、ハッ
ファ回路22の出力電流を通電される。これによってコイ
ル23には高周波電流が流れて、高周波磁界が発生する。
第2図のブロック図における高周波発振回路21の従来
例を第3図に示す。第3図の回路はリングオシレータ利
用した高周波発振回路である。31〜33はそれぞれインバ
ータであり、3段のインバータ31〜33を縦続接続して最
終段の出力を初段の入力に帰還させることによりリング
オシレータを構成している。発振周波数は、各インバー
タ31〜33の遅延時間の合計が半周期となるようにして決
定される。したがって、第3図に示したリングオシレー
タは、インバータの段数により発振周波数を容易に決め
ることができる。ところが、このようなリングオシレー
タでは一度設定した周波数を外部からのコントロールで
変更したり、変調を掛けることは不可能である。
一方、高周波磁気治療器で発生させる高周波磁界は、
周波数が一定であると、人体に慣れを生じるため、周波
数を様々に変化させることが望まれる。したがって、上
述のようなリングオシレータで高周波磁気治療器の高周
波発振回路を構成した場合、発振周波数を可変にできな
いという問題が生じる。
そこで、例えば、特開昭53−135245号公報に開示され
ているように、CMOSインバータを奇数段縦続接続して成
るリングオシレータにおいて、CMOSインバータを構成す
るPMOSトランジスタとNMOSトランジスタの直列接続回路
に制御用のMOSトランジスタを直列的に挿入し、この制
御用のMOSトランジスタのゲートに制御電圧を与えるこ
とにより、発振周波数を可変とすることが考えられる。
しかしながら、この従来例は、要するに、CMOSインバー
タに供給される電源電圧を変化させて発振周波数を変化
させようとするものであるから、CMOSインバータに供給
される電源電圧を低下させたときには、発振動作が不安
定になるという問題がある。
また、実開昭58−66734号には、ヒステリシス特性を
有するシュミットインバータとRC回路を組み合わせた発
振回路が開示されているが、この従来例は公報の請求の
範囲に記載されているように、抵抗およびコンデンサの
値によって発振周波数を設定するものであり、シュミッ
トインバータのヒステリシス特性を可変とするものでは
ない。
なお、ヒステリシス特性の閾値レベルを変化させるこ
とで遅延時間を変化させるCR遅延回路が特開昭60−1179
14号に開示されているが、これもコンパレータ接続され
た抵抗の値を変えて遅延時間を変化させるものであるか
ら、上述の実開昭58−66734号と同様に、回路部品の定
数を変更する必要があり、外部からの電気信号入力によ
り発振周波数を可変とするものではない。MOS型のイン
バータを用いたリングオシレータにおいて、発振周波数
を一定値に収束させるためにソース・基板間に外部から
の電気信号入力としてのバイアスを与えることは特開昭
51−3760号に開示されているが、ヒステリシス特性を利
用していないので、異なる周波数において安定した発振
動作を維持できるものではなく、あくまでも一定の発振
周波数に収束させるための微調整程度のことしかできな
い。
(発明の目的) 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、ヒステリシス特性を有す
るコンパレータを利用し、そのヒステリシス巾を可変と
することにより、外部からの電気信号入力に応じて容易
に且つ安定した動作を保ちながら発振周波数を変化させ
ることができる発振周波数可変のリングオシレータを用
いた高周波磁気治療器を提供することにある。
(発明の要旨) 本発明にあっては、上記の目的を達成するために、高
周波信号を発振する高周波発振回路21と、高周波発振回
路21の出力にて駆動されるバッファ回路22と、バッファ
回路22の出力電流を通電される磁界発生用のコイル23と
を備え、コイル23に高周波電流を通電することによって
発生する高周波磁界を人体に照射する高周波磁気治療器
において、前記高周波発振回路21は、インバータを奇数
段縦続接続し、最終段のインバータの出力を初段のイン
バータの入力に接続して成るリングオシレータで構成さ
れており、前記縦続接続回路中に、外部からの電気信号
入力によりヒステリシス巾を可変とされたコンパレータ
を含むことを特徴とするものである。
(作用) 上述の特開昭53−135245号公報に開示されたリングオ
シレータでは、インバータの電源電圧を変化させること
により発振周波数を変化させていたものであるが、本発
明では、リングオシレータを構成する回路中に、外部か
らの電気信号入力によりヒステリシス巾を可変とされた
コンパレータを含めたことにより、リングオシレータの
発振周波数を可変とすることができるものであり、しか
もヒステリシス特性を有するコンパレータは動作が安定
しているので、ヒステリシス特性を利用せずにインバー
タの電源電圧を変化させる前記公報に開示された周波数
可変回路に比べると、安定した動作を保ちながら周波数
を変化させることができるものである。また、上述の特
開昭51−3760号公報に開示されたリングオシレータで
は、MOSトランジスタのソース・基板間にバイアスを与
えることにより発振周波数を一定値に収束させていた
が、これはヒステリシス特性を利用していないので、異
なる周波数において安定した発振動作を維持できるもの
ではなく、あくまでも一定の発振周波数に収束させるた
めの微調整程度のことしかできないのに対して、本発明
では、外部からの電気信号入力によりヒステリシス巾を
可変とされたコンパレータを用いたことにより、リング
オシレータの発振周波数を異なる周波数に安定して変化
させることができるものである。
したがって、本発明に用いられる高振発振回路は、外
部からの電気信号入力により単なる周波数の微調整を行
うような回路とは異なり、高周波磁気治療器が人体の治
療のために発生させる高周波磁界の周波数を、人体に慣
れを生じさせない程度に広い範囲で安定して変化させる
ことができるものであり、高周波磁気治療器の治療効果
の向上に寄与するものである。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例としての高周波磁気治療器
に用いる発振周波数可変のリングオシレータの回路図で
ある。本実施例にあっては、3段のインバータ回路A,B,
Cを縦続接続して最終段の出力を初段の入力に帰還させ
ることにより、リングオシレータを構成している。図に
おいて、1〜6はPMOSトランジスタ、7〜12はNMOSトラ
ンジスタである。PMOSトランジスタの基板はすべて電源
電圧に、NMOSトランジスタの基板はすべて接地電圧に接
続してある。インバータ回路B〜Dにおいては、PMOSト
ランジスタとNMOSトランジスタをCMOSインバータ回路を
構成するように接続している。インバータ回路Aは、PM
OSトランジスタ1,2を直列接続した回路とNMOSトランジ
スタ7,8を直列接続した回路とをCMOSインバータ回路を
構成するように接続しており、PMOSトランジスタ1,2の
接続点とNMOSトランジスタ7,8の接続点の電位は、それ
ぞれPMOSトランジスタ3及びNMOSトランジスタ9にて制
御される。インバータ回路Dは発振周波数制御用の制御
電圧VCTLを反転する回路を構成している。制御電圧VCTL
はNMOSトランジスタ9を介してNMOSトランジスタ7,8の
接続点の電位を制御すると共に、インバータ回路Dに反
転され、PMOSトランジスタ3を介してPMOSトランジスタ
1,2の接続点の電位を制御するものである。
次に、本実施例の回路動作について説明する。インバ
ータ回路Aは、MOSトランジスタの基板効果を用いて、
ヒステリシス特性を作るインバータ回路を構成してい
る。まず、NMOS側の動作について考える。インバータ回
路Aの入力電圧をVin、出力電圧をVoutとし、制御電圧
をVCTL=VDDとする。Vin=0のとき、Vout=VDDである
から、NMOSトランジスタ9のみがオンし、NMOSトランジ
スタ7,8はオフしている。したがって、NMOSトランジス
タ7のソース電圧をVS7とすると、 VS7=VDD−Vth9′ … となる。ここで、Vth9′はNMOSトランジスタ9の基板効
果を入れたスレショルド電圧である。次に、入力電圧Vi
nが増加して行き、NMOSトランジスタ8のスレショルド
電圧Vth9を越えると、NMOSトランジスタ8,9の両方がオ
ンし、NMOSトランジスタ7のソース電圧VS7は、 となる。ただし、KはNMOSトランジスタ8と9のトラン
ジスタ比である。この式から、ソース電圧VS7は接地電
圧より高い電圧を持つので、NMOSトランジスタ7のスレ
ショルド電圧Vth7′は、基板効果のためにスレショルド
電圧Vth8よりも高くなる。したがって、入力電圧Vinが
増加するとき、NMOSトランジスタが全てオンする電圧
は、 VS7+Vth7′ … となる。逆に、入力電圧Vinが電源電圧VDDから次第に下
がる場合を考える。Vin=VDDのときに、Vout=0である
から、NMOSトランジスタ9はオフしているが、NMOSトラ
ンジスタ7,8はオンしている。このときのソース電圧はV
S7≒0であるから、基板効果がない。
以上の動作は、PMOS側についても同様に説明でき、PM
OSトランジスタ2は入力電圧Vinが下がるときに、基板
効果によるヒステリシス特性を持つ。以上により、イン
バータ回路Aはヒステリシス付きのインバータ回路とし
て動作することが分かる。
ここで、制御電圧VCTLを電源電圧VDDよりも低くした
場合について検討する。VCTL<(VDD−Vth9′)となる
と、入力電圧Vin=0の場合のNMOSトランジスタ7のソ
ース電圧VS7を示す式は、 VS7≒VCTL …′ となる。同様に、式も次のようになる。
ここで、VCTL<VDDであるから、式よりNMOSトラン
ジスタ7の基板効果は小さくなり、ヒステリシス巾が減
少することが分かる。
以上述べたように、インバータ回路AはVCTLによりヒ
ステリシス特性の巾が変化する。したがって、第1図に
示したように、インバータ回路A,B,Cでリングオシレー
タを構成すると、各インバータ回路A,B,Cの遅延時間
と、インバータ回路Aのヒステリシス巾とで発振周期が
変化する。すなわち、制御電圧がVCTL=VDDのときに最
も高周波で発振し、制御電圧VCTLを下げるにつれて発振
周波数が低下する。
以上述べたように、本発明では制御電圧VCTLにより、
リングオシレータの発振周波数を変えることができる。
制御電圧VCTLとして方形波を選ぶと周波数は2段階に変
化し、またランプ電圧を選ぶと連続的に変化する。さら
にまた、ランダムな電圧を制御電圧として入力すると、
ランダムな周波数での発振も可能となる。
(発明の効果) 本発明によれば、インバータを奇数段縦続接続し、最
終段のインバータの出力を初段のインバータの入力に接
続して成る高周波発振回路を用いた高周波磁気治療器に
おいて、前記縦続接続回路中に、外部からの電気信号入
力によりヒステリシス巾を可変とされたコンパレータを
含むものであるから、インバータの電源電圧を可変とす
ることにより発振周波数を変化させる従来例に比べる
と、安定した動作を保ちながら発振周波数を変化させる
ことができるという効果がある。すなわち、本発明の高
波磁気治療器に用いる高周波発振回路は、外部からの電
気信号入力により単なる周波数の微調整を行うような回
路とは異なり、高周波磁気治療器が人体の治療のために
発生させる高周波磁界の周波数を、人体に慣れを生じさ
せない程度に広い範囲で安定して変化させることができ
るものであり、高周波磁気治療器の治療効果の向上に寄
与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による高周波磁気治療器に用いる発振周
波数可変のリングオシレータの一実施例の回路図、第2
図は従来の高周波磁気治療器のブロック図、第3図は同
上に用いる高周波発振回路の回路図である。 A〜Dはインバータ回路である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒川 雅夫 門真市大字門真1048番地 松下電工株式 会社内 (72)発明者 寺澤 富三 門真市大字門真1048番地 松下電工株式 会社内 (56)参考文献 特開 昭51−3760(JP,A) 特開 昭53−135245(JP,A) 特開 昭57−32132(JP,A) 特開 昭60−117914(JP,A) 実開 昭58−66734(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高周波信号を発振する高周波発振回路と、
    高周波発振回路の出力にて駆動されるバッファ回路と、
    バッファ回路の出力電流を通電される磁界発生用のコイ
    ルとを備え、コイルに高周波電流を通電することによっ
    て発生する高周波磁界を人体に照射する高周波磁気治療
    器において、前記高周波発振回路は、インバータを奇数
    段縦続接続し、最終段のインバータの出力を初段のイン
    バータの入力に接続して成るリングオシレータで構成さ
    れており、前記縦続接続回路中に、外部からの電気信号
    入力によりヒステリシス巾を可変とされたコンパレータ
    を含むことを特徴とする発振周波数可変のリングオシレ
    ータを用いた高周波磁気治療器。
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