JP3487437B2 - パルス幅変調回路 - Google Patents

パルス幅変調回路

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JP3487437B2
JP3487437B2 JP36028692A JP36028692A JP3487437B2 JP 3487437 B2 JP3487437 B2 JP 3487437B2 JP 36028692 A JP36028692 A JP 36028692A JP 36028692 A JP36028692 A JP 36028692A JP 3487437 B2 JP3487437 B2 JP 3487437B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段(図1、図3〜図5) 作用(図2、図6〜図8) 実施例(図1〜図8) (1)第1の実施例(図1〜図8) (1−1)実施例の全体構成(図1及び図2) (1−2)優先順位選択機能付きRS−FF回路の構成
(図3〜図5) (1−3)実施例の動作及び効果(図6〜図8) (2)他の実施例 発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明はパルス幅変調回路に関
し、例えば文字や図形をレーザパルスのパルス幅を可変
することにより印字するいわゆるレーザビームプリンタ
のレーザパルス発生回路に適用して好適なものである。
【0003】
【従来の技術】今日、文字や図形を高品質かつ高速に印
字することができる印字装置としてレーザビームプリン
タの重要性が高まつてきている。このレーザビームプリ
ンタは文字や図形に対応する出力情報をレーザ光によつ
て光導電体ドラムに書き込み、当該光導電体ドラムに書
き込まれた画像を電子写真方式によつて印刷するため、
レーザ光のパルス幅を印字したい情報に即して制御する
技術がレーザビームプリンタを実現する上で重要な技術
の一つになつている。
【0004】このようなレーザ光のパルス幅制御手段と
しては、従来より各種のパルス幅変調回路が提案されて
いるが、出力パルスをリセツトセツト−フリツプフロツ
プ回路(以下RS−FF回路という)を用いて発生する
ものが提案されている(特願平4-210819号)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのようにR
S−FF回路を用いたパルス幅変調回路をデイジタル複
写機やレーザビームプリンタに用いる場合、階調度をよ
り忠実に再現しようとすると、制御パルスのパルス幅よ
りも細い出力パルスを発生させたり、わずかな隙間を介
して連続する2つの出力パルスを発生させることが問題
となる。
【0006】すなわちRS−FF回路に入力されるセツ
トパルスやリセツトパルスのパルス幅よりも細い出力パ
ルスを発生しようとすると、セツトパルス及びリセツト
パルスがともに「H」レベルとなる期間が重複し、RS
−FF回路に正常な動作を期待できない問題があつた。
【0007】また同様に、幅広の出力パルスを連続して
発生しようとすると、現在のパルス周期と次のパルス周
期のつなぎ部分においてリセツトパルスとセツトパルス
が「H」レベルとなる期間が重複し、RS−FF回路に
正常な動作を期待できない問題があつた。このため2つ
の出力パルスのつなぎ部分で画質が劣化するおそれがあ
つた。
【0008】そこでセツトパルスとリセツトパルスのい
ずれか一方に優先順位を付けることも考えられるが、パ
ルス幅の細い出力パルスは発生できても隣接する出力パ
ルスのつなぎ部分で階調が劣化したり、隣接する出力パ
ルスのつなぎ部分は正常に出力できても細い出力パルス
は発生できなかつたり、先の問題を同時に解決すること
はできなかつた。
【0009】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、従来に比して簡易な構成により制御パルスよりも細
い出力パルスを発生することができるパルス幅変調回路
を提案しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、クロツク信号CLKに基づいて出
力される出力パルスPWMのパルス幅を変調するパルス
幅変調回路1について、クロツク信号CLKのパルス周
期を分割したときにおける期間の数だけ直列接続された
複数の遅延手段3、4と、出力パルスPWMの立上げ又
は立下げを制御するパルス幅設定データPWDに基づい
て各々の期間の開始前に、対応する遅延手段3、4の遅
延時間を設定することにより、当該遅延手段3又は4か
らクロツク信号CLKを制御パルスS1、S2として出
力させる遅延時間設定手段6、7と、制御パルスS1、
S2をセツト入力端S及びリセツト入力端Rに入力し、
当該入力された制御パルスS1、S2に基づいて出力パ
ルスPWMを出力するラツチ手段5とを設け、ラツチ手
段5では、セツト入力端S又はリセツト入力端Rに入力
された制御パルスS1、S2のいずれか一方のパルスが
立ち下がる前に他方のパルスが立ち上がる場合には、当
該他方の立ち上がり時点を優先させるようにした。
【0011】この場合、本発明においては、ラツチ手段
5のセツト入力端に入力される制御パルスS1を優先す
る期間(図8)と、当該セツト入力端に入力される制御
パルスS1に対してラツチ手段5のリセツト入力端に入
力される制御パルスS2を優先する期間(図7)とを切
り換えるための切換信号S6を生成する切換信号生成手
段11とを設け、ラツチ手段5では、切換信号S6に従
つてセツト入力端Sに入力される制御パルスS1又はリ
セツト入力端Rに入力される制御パルスS2の立ち上が
り時点を優先させるようにした。
【0012】
【作用】ラツチ手段5を制御する制御パルスS1、S2
がほぼ同時期にセツト入力端及びリセツト入力端に入力
された場合であつても、ラツチ手段5が不定状態となる
ことを回避することができ、これによりパルス幅設定デ
ータに忠実な波形でなる出力パルスを確実に出力するこ
とができる。
【0013】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【0014】(1)第1の実施例 (1−1)実施例の全体構成 図1において1は全体としてパルス幅変調回路を示し、
パルス周期Tの前半期間と後半期間に対応させて2段の
プログラマブル遅延回路を直列接続し、一方のプログラ
マブル遅延回路の動作中に他方のプログラマブル遅延回
路の遅延時間を設定するようになされている。
【0015】ここでパルス幅変調回路1は、出力パルス
のパルス周期Tに対応するデユーテイ比50〔%〕のク
ロツク信号CLKをパルスシエイパ2介してパルス幅の
細いクロツクパルスに変換し、このクロツクパルスCL
KPを直列接続されたプログラマブル遅延回路3及び4
に入力するようになされている。
【0016】このプログラマブル遅延回路3及び4は、
パルス幅シエイプ回路2より出力されるクロツクパルス
CLKPを一定時間づつ遅延して出力する複数段の遅延
ゲートと遅延ゲートにそれぞれ対応する選択ゲートの直
列接続によつてそれぞれ構成されており、パルス幅設定
データPWDによつて設定されたタイミングでセツトパ
ルスS1及びリセツトパルスS2をそれぞれRS−FF
回路5に出力するようになされている。
【0017】ここでプログラマブル遅延回路3及び4の
遅延時間は2組のデコーダ6及び7によつてそれぞれ制
御されるようになされており、各デコーダ6及び7には
パルス幅設定データPWDが互いに2分の1周期ずれた
タイミングでレジスタ9及び10より取り込まれるよう
になされている。
【0018】このパルス幅設定データPWDの取り込み
は次のタイミングによつてなされる。まずパルス幅変調
回路1は、クロツク信号CLKの立ち上がりのタイミン
グで次のパルス周期のパルス幅設定データPWD(図2
(B))を1段目のレジスタ8に取り込んで保持する
(図2(C))。続いて、後段のプログラマブル遅延回
路4より読込許可信号S4(図2(F))が出力される
と、2段目のレジスタ9は現在は休止状態にある前半周
期に対応するデコーダ6に出力するパルス幅設定データ
PWDを1段目のレジスタ8より取り込んで書き換える
(図2(G))。
【0019】ここで読込許可パルスS4は、プログラマ
ブル遅延回路4を構成する遅延ゲート段の数段目より出
力されるように設定されているため、デコーダ6は、ク
ロツクパルスCLKPがプログラマブル遅延回路4の最
終段まで到達するまでの間にパルス幅設定データPWD
をデコードを終了し、次のパルス周期Tに対応するクロ
ツクパルスCLKPがプログラマブル遅延回路3に入力
される前に何段目の遅延ゲートの出力を選択するかを設
定することができる。
【0020】やがて次のパルス周期Tのクロツクパルス
CLKPがプログラマブル遅延回路3を構成する遅延ゲ
ート段の数段目を通過して読込許可信号S5(図2
(K))が出力されると、3段目のレジスタ10は現在
は休止状態にある後半周期に対応するデコーダ7に出力
するパルス幅設定データPWDを2段目のレジスタ9よ
り取り込んで書き換える(図2(L))。
【0021】そしてデコーダ7は、デコーダ6について
説明した場合と同様に、クロツクパルスCLKPがプロ
グラマブル遅延回路3の最終段まで到達するまでの間に
パルス幅設定データPWDをデコードを終了し、このク
ロツクパルスCLKPがプログラマブル遅延回路4に入
力される前に何段目の遅延ゲートの出力を選択するかを
設定する。
【0022】このように出力パルスの立ち上げ位置と下
げ位置の設定を出力パルスの前半期間と後半期間に分割
し、他方の動作中に一方の遅延時間を設定することによ
り出力パルスの開始時においてもデコードの遅れによる
ブランク期間をなくすことでき、クロツク周期Tの全期
間を有効に利用することができるようになされている。
【0023】ところでパルス幅変調回路1はプログラマ
ブル遅延回路3及び4より出力されるセツトパルスS1
及びS2が共に「H」レベルの場合にも本来望まれてい
るパルス波形が出力されるようにRS−FF回路5に入
力されるセツト入力とリセツト入力とに優先順位を設
け、かつそれらの優先順位を出力パルスのパルス幅に応
じて切り換えることができるようになされている。
【0024】因にこの優先順位の切換えはモード切換用
RS−FF回路11より出力されるモード切換信号S6
(図2(N))によつて切り換え制御されるようになさ
れている。このモード切換用RS−FF回路11は、パ
ルス周期Tの前後半周期に対応するプログラマブル遅延
回路3及び4より各遅延ゲート群のほぼ中心位置よりモ
ード切換信号S4A(図2(E))及びS5A(図2
(F))をそれぞれリセツト入力端及びセツト入力端に
入力するようになされている。
【0025】そしてこのモード切換用RS−FF回路1
1のモード切換信号S6が「H」レベルのときRS−F
F回路5の優先機能をリセツトパルス優先に切り換え、
一方、モード切換信号S6が「L」レベルのときRS−
FF回路5の優先機能をセツトパルス優先に切り換える
ようになされている。
【0026】このときRS−FF回路5は、モード切換
信号S6によつて、パルス周期のうち4分の1周期(T
/4)経過後、4分の3周期(3T/4)までの期間に
ついて「H」レベルに設定され、パルス周期のうち4分
の3周期(3T/4)経過後、次周期の4分の1周期ま
での期間について「L」レベルに設定される。
【0027】(1−2)優先順位選択機能付きRS−F
F回路の構成 この優先順位の選択切換機能を有するRS−FF回路5
をブロツク回路を用いて表すと図3に示すような回路構
成によつて実現することができる。この優先順位の選択
機能付きRS−FF回路5は、RS−FF回路5Aとそ
の前段のゲート段5B〜5Eによつて、プログラマブル
遅延回路3及び4よりそれぞれ入力されるセツトパルス
SとリセツトパルスRのうち優先モードが低いパルスの
パルス幅を狭めるようになされている。
【0028】因に図3に示した優先順位の選択機能付き
RS−FF回路5は、アンドゲート5Eをインバータ5
E2、5E3及びノア回路5E1に置き換え、同様にア
ンドゲート5Dをインバータ5D2、5D3及びノア回
路5D1に置き換えると図4に示す回路構成となる。さ
らに各ゲートをトランジスタや抵抗素子の接続によつて
表すと、例えば図5に示すような接続によつて実現する
ことができる。
【0029】ところで優先順位の選択機能付きRS−F
F回路5は図6に示すように動作する。例えばパルス周
期の中央付近に幅の狭い出力パルスを発生する場合(す
なわちセツトパルスSの立上げ直後、リセツトパルスR
が立上がる期間)、モード選択信号Mが「H」レベルで
あるためリセツト入力の立ち上げを支配するナンドゲー
ト5Bのゲート出力SB(図6(E))を強制的に
「H」レベルとする。
【0030】一方、この期間においてセツト入力SDの
立ち上げを支配するナンドゲート5Cのゲート出力SC
(図6(D))はリセツトパルスRが立ち上がつている
期間、強制的に「L」レベルに立ち下げられるようにな
されている。これによりセツトパルスSとゲート出力S
Cの論理積によつて与えられるセツト入力SDをリセツ
トパルスRの立ち上がりに同期して立ち下げることがで
き(図6(F))、またリセツトパルスRとゲート出力
SBの論理積によつて与えられるリセツト入力SEをリ
セツトパルスRと同期して立ち上げることができる(図
6(G))。
【0031】これに対してパルス周期に対してわずかに
短い出力パルスを発生する場合(すなわリセツトパルス
Rの立上げ直後、セツトパルスSが立上がる期間)、モ
ード選択信号Mが「L」レベルであるためセツト入力の
立ち上げを支配するナンドゲート5Cのゲート出力SC
(図6(D))を強制的に「H」レベルとする。
【0032】一方、この期間においてリセツト入力SE
の立ち上げを支配するナンドゲート5Bのゲート出力S
B(図6(E))はセツトパルスSが立ち上がつている
期間、強制的に「L」レベルに立ち下げられるようにな
されている。これによりセツトパルスSとゲート出力S
Cの論理積によつて与えられるセツト入力SDをセツト
パルスSの立ち上がりに同期して立ち下げることがで
き、またリセツトパルスRとゲート出力SBの論理積に
よつて与えられるリセツト入力SEをリセツトパルスR
と同期して立ち上げることができるようになされてい
る。
【0033】(1−3)実施例の動作及び効果 以上の構成おいて、パルス幅変調回路1の動作を、パル
ス幅設定データPWDによつて設定されるパルス幅がご
く細い場合と、わずかな隙間を介して2つの出力パルス
が連続する場合の2つの場合に分けて説明する。
【0034】まずクロツク周期Tのほぼ中央位置に遅延
ゲート1段分の出力パルスを発生させる場合について説
明する。パルス幅変調回路1は、パルス幅設定データP
WDをそれぞれ所定のタイミングでデコーダ6及び7に
取り込んでデコードし、プログラマブル遅延回路3及び
4へのクロツクパルスCLKPの入力に備える。
【0035】例えばデコーダ6はプログラマブル遅延回
路3の遅延ゲート群の最後段から2段目の出力を選択し
てセツトパルスS1を出力させ、他方のデコーダ7は、
プログラマブル遅延回路4に入力されたクロツクパルス
CLKPをそのままリセツトパルスS2として出力する
(図7(B)及び(C))。
【0036】このためセツトパルスS1が「H」レベル
に立上がつている間にリセツトパルスS2が「H」レベ
ルに立上り、RS−FF回路5に優先機能がなければ図
7(D)に示すように一部期間においてRS−FF回路
5が不定状態になる。しかしこの実施例の場合、RS−
FF回路5には優先順位選択機能が用意されており、か
つこの期間は、モード切換信号S6(図6(A))が
「H」レベルに立ち上がつているためリセツトパルスS
2が優先され、リセツトパルスS2の立ち上がりと同時
に出力パルスPWMOUT を「L」レベルに立ち下げるこ
とができる。
【0037】またこれに対して、わずかな隙間を介して
2つの出力パルスを連続的に立ち上げる場合、例えばセ
ツトパルスS1はリセツトパルスS2の立ち上がりから
遅延ゲート1段分の時間差で立ち上がる。このためリセ
ツトパルスS2が「H」レベルに立上がつている間にセ
ツトパルスS1が「H」レベルに立上り、RS−FF回
路5に優先機能がなければ図8(D)に示すように一部
期間においてRS−FF回路5が不定状態になる。
【0038】しかしこの期間は、モード切換信号S6
(図6(A))が「L」レベルに立ち下がつているため
セツトパルスS1が優先され、セツトパルスS1の立ち
上がりと同時に出力パルスPWMOUT は「H」レベルに
立ち上げることができる。このようにこのパルス幅設定
回路1の場合には、セツトパルスS1に続いてリセツト
パルスS2が立ち上がつても、またリセツトパルスS2
に続いてセツトパルスS1が立ち上がつても、後から立
ち上がるパルスが優先されるように優先順位の切り換え
がなされているためいづれの場合にもパルス幅設定デー
タPWDが設定するままの出力パルスPWMを出力する
ことができる。
【0039】以上の構成によれば、パルス周期の中心に
対してほぼ対称となるように出力パルスを発生するパル
ス幅変調回路1において、RS−FF回路5を制御する
セツトパルスS1及びリセツトパルスS2に優先順位を
設け、かつ優先順位をパルス周期の中央付近とそれ以外
の領域で分けて切り換えることにより、セツトパルスS
1によつて立ち上げた出力パルスをその直後にリセツト
パルスS2によつて立ち下げることができ、またその反
対に、リセツトパルスS2によつて立ち下げた直後の出
力パルスをその直後にセツトパルスS1によつて立ち上
げることができる。
【0040】またRS−FF回路5に設けられた優先順
位切換機能により、パルス周期の全期間に亘つて出力パ
ルスを立ち上げる場合やその逆に立ち下げる場合に必要
となるパルス周期のつなぎ部分の補正回路をなくすこと
ができ、素子数を一段と低減することができる。
【0041】(2)他の実施例 なお上述の実施例においては、パルス周期Tを前後半の
2つの期間に分け、各期間について出力パルスの立上げ
又は立下げを制御する場合について述べたが、本発明は
これに限らず、パルス周期Tを分割しなくとも良く、ま
た3つ以上の複数の期間に分割し、各周期に対応して直
列接続された複数段のプログラマブル遅延回路のそれぞ
れによつて出力パルスの立上げ又は立下げを制御するよ
うにしても良い。
【0042】また上述の実施例においては、RS−FF
回路5に入力されるセツトパルスS1とリセツトパルス
S2の立ち上がりが重ならないようにパルスシエイパ2
を用いてクロツク信号CLKをパルス幅の狭いクロツク
パルスCLKPに変換する場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、パルスシエイパ2を用いなくても同
様の効果を得ることができる。これにより消費電力を少
なくすることができ、かつ素子数も一段と低減すること
ができる。
【0043】さらに上述の実施例においては、前段のプ
ログラマブル遅延回路3によつてRS−FF回路5をセ
ツトし、また後段のプログラマブル遅延回路4によつて
RS−FF回路4をリセツトする場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、プログラマブル遅延回路3
によつてRS−FF回路5をリセツトし、またプログラ
マブル遅延回路4によつてRS−FF回路5をセツトし
ても良い。このようにすれば実施例の場合とは出力パル
スの陰陽を反転させることができる。
【0044】さらに上述の実施例においては、優先順位
選択機能付きのRS−FF回路5を図3〜図5に示すよ
うに構成する場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、他の回路構成によつて実現しても良い。
【0045】さらに上述の実施例においては、RS−F
F回路5の動作モードをモード切換信号S6によつて各
プログラマブル遅延回路3及び4が対応する期間のほぼ
中心において切り換える場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、セツトパルスS1とリセツトパルスS
2が同時に立ち上がるおそれがある期間(すなわち2つ
のプログラマブル遅延回路の境界に当たる初段と最終段
の遅延ゲートがクロツクパルスCLKPを遅延する時間
に相当する期間)を除く期間であればどの期間に切り換
えても良い。
【0046】さらに上述の実施例においては、パルス幅
変調回路1より出力される出力パルスによつてレーザビ
ームプリンタのレーザダイオードを駆動する場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、デイジタル複写機
等、広く一般の電子機器に適用し得る。
【0047】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、ラツチ手
段では、セツト入力端又はリセツト入力端に入力された
制御パルスのいずれか一方のパルスが立ち下がる前に他
方のパルスが立ち上がる場合には、当該他方の立ち上が
り時点を優先させるようにしたことにより、ラツチ手段
を制御する制御パルスがほぼ同時期にセツト入力端及び
リセツト入力端に入力された場合であつても、ラツチ手
段が不定状態となることを回避することができ、かくし
て、パルス幅設定データに忠実な波形でなる出力パルス
を確実に出力することができるパルス変調回路を容易に
実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるパルス幅変調回路の一実施例を示
すブロツク図である。
【図2】その動作の説明に供する信号波形図である。
【図3】優先順位選択機能付きRS−FF回路の回路構
成を示すブロツク図である。
【図4】その等価回路を示すブロツク図である。
【図5】その等価回路を示す接続図である。
【図6】その動作の説明に供する信号波形図である。
【図7】リセツトパルス優先モード時におけるRS−F
F回路の動作の説明に供する信号波形図である。
【図8】セツトパルス優先モード時におけるRS−FF
回路の動作の説明に供する信号波形図である。
【符号の説明】
1……パルス幅変調回路、2……パルスシエイパ、3、
4……プログラマブル遅延回路、5……RS−FF回
路、6、7……デコーダ、8、9、10……レジスタ、
11……モード切換用RS−FF回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 7/08 B41J 2/385 B41J 2/44 H03H 17/08 H04N 1/036

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クロツク信号に基づいて出力される出力パ
    ルスのパルス幅を変調するパルス幅変調回路において、上記クロツク信号のパルス周期を分割したときにおける
    期間の数だけ直列接続された複数の遅延手段と、 上記出力パルスの立上げ又は立下げを制御するパルス幅
    設定データに基づいて各々の上記期間の開始前に、対応
    する遅延手段の遅延時間を設定することにより、当該遅
    延手段から上記クロツク信号を制御パルスとして出力さ
    せる遅延時間設定手段と、 上記制御パルスをセツト入力端及びリセツト入力端に入
    力し、当該入力された制御パルスに基づいて上記出力パ
    ルスを出力するラツチ手段とを具え、 上記ラツチ手段は、上記セツト入力端又は上記リセツト
    入力端に入力された制御パルスのいずれか一方のパルス
    が立ち下がる前に他方のパルスが立ち上がる場合には、
    当該他方の立ち上がり時点を優先させる とを特徴とす
    るパルス幅変調回路。
  2. 【請求項2】上記複数の遅延手段のうち所定段目の遅延
    手段より出力される制御パルスに基づいて、上記セツト
    入力端に入力される制御パルスを優先する期間と、当該
    セツ入力端に入力される制御パルスに対して上記リセ
    ツト入力端に入力される制御ルスを優先する期間とを
    切り換えるための切換信号を生成する切換信号生成手段
    を具え、 上記ラツチ手段は、上記切換信号に従つて上記セツト入
    力端に入力される制御ルス又は上記リセツト入力端に
    入力される制御パルスの立ち上がり時点を優先させる
    とを特徴とする請求項1に記載のパルス幅変調回路。
  3. 【請求項3】上記ラツチ手段は、 上記切換信号の反転出力と上記セツト入力端に入力さ
    れる制御パルスとの論理積を求める第1のナンド回路
    と、 上記切換信号の反転出力と上記リセツト入力端に入力
    される制御パルスとの論理積を求める第2のナンド回路
    と、 上記第2のナンド回路の出力と、上記セツト入力端に入
    力される制御パルスとの論理積を求める第1のアンド回
    路と、 上記第1のナンド回路の出力と、上記リセツト入力端に
    入力される制御パルスとの論理積を求める第2のアンド
    回路と、 上記第1のアンド回路の出力を上記セツト入力端に入力
    、上記第2のアンド回路の出力を上記リセツト入力端
    に入力するフリツプフロツプとによつて構成される
    を特徴とする請求項に記載のパルス幅変調回路。
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