JP4017537B2 - 発振回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の三角波を生成する発振回路に関するものであり、特に、コンデンサの充放電により三角波を生成する発振回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチングＤＣ−ＤＣコンバータなどの大電力を扱う回路において、複数のチャンネルを有する場合、複数のチャンネルに対して１つの発振回路を用いると、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力スイッチがオンになるタイミングが全て同じになってしまう。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力スイッチがオンになるタイミングにおいて、瞬間的に消費電力が大きくなってしまい、瞬間的に回路の電源電圧の低下が発生する。
【０００３】
また、コンデンサへの定電流による充電と定電流による放電とを切り替えて三角波を発生する発振回路の場合、たとえば、独立した２つの発振回路では、２つの発振回路を全く同じに構成しても、それぞれの発振回路におけるコンデンサのわずかな容量値のずれ、充電電流および放電電流のわずかな電流値のずれにより、２つの発振回路が生成する三角波の発振周波数は同一にはならない。そのため、時間的に徐々に２つの三角波の位相にずれが生じてしまう。すなわち、独立した２つの発振回路で生成した三角波は同期をとることができず、これらの発振回路で生成した三角波でＤＣ−ＤＣコンバータを駆動しても、複数のチャネルが同時にオンになるタイミングが生じてしまい、瞬間的に回路の電源電圧の低下が発生する。
【０００４】
電源電圧の瞬間的な低下は、回路の誤動作の原因となる。また、電力集中により、配線等の消費電力も増加し、電力損失の増大、配線抵抗によるノイズの増大などを引き起こしてしまう。
【０００５】
このような問題を改善するために、従来技術では、複数の三角波発生回路に設けられた２値の基準電圧を出力する基準電圧出力部を互いに接続し、各三角波発生回路が出力する三角波信号の波高値を一致させることにより、各三角波発振回路の出力を同期させ、出力時間差のない三角波発振出力を得るようにしている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０８−２９３７６７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、各三角波発振回路が出力する三角波信号の出力を同期させることはできるが、各三角波出力の位相を反転させたり、振幅を変化させることはできない。そのため、従来技術の発振回路をＤＣ−ＤＣコンバータ等の大電力を扱う回路に用いた場合、複数のチャンネルが同時にオンすることになり、電力が瞬時に集中してしまうことを回避することはできない。
【０００８】
複数のチャンネルに対して、電力消費の集中を半減させるためには、たとえば、複数のチャンネルを位相を反転させた２つの発振回路を用いて、複数のチャンネルを振り分けて動作させなければよい。従来技術の発振回路を適用する場合には、同期している三角波信号の出力の反転させる必要があり、そのための回路が必要になってしまうという問題があった。
【０００９】
また、従来技術では、三角波発振出力のそれぞれの振幅や周波数を変更することができないという問題もあった。
【００１０】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、複数の三角波を生成する際に、基準となる三角波に同期して周波数、位相または振幅幅の異なる三角波を生成する発振回路を得ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる発振回路は、コンデンサの放電および充電により複数の三角波を発生する発振回路において、基準となる三角波を生成するとともに、該基準となる三角波を生成する第１のコンデンサが放電動作であるか充電動作であるかを示すコンデンサ状態信号を出力する第１の三角波発振回路と、前記コンデンサ状態信号の変化に同期して前記第１のコンデンサとは異なる第２のコンデンサを放電動作または充電動作に切り替えて三角波を発生させるＮ（Ｎは自然数）個の第２の三角波発振回路とを備え、第１の三角波発振回路は、前記第１のコンデンサの両端の電圧と所定の第１の上限電圧値とを比較して、前記第１のコンデンサの両端の電圧が前記第１の上限電圧値に達した場合、前記第１のコンデンサを充電動作から放電動作に切り替える第１の比較器と、前記第１のコンデンサの両端の電圧と所定の第１の下限電圧値とを比較して、前記第１のコンデンサの両端の電圧が前記第１の下限電圧値まで低下した場合、前記第１のコンデンサを放電動作から充電動作に切り替える第２の比較器と、をさらに備え、前記第２の三角波発振回路は、前記第２のコンデンサの両端の電圧と所定の第２の上限電圧値とを比較して、前記第２のコンデンサの両端の電圧が前記第２の上限電圧値に達した場合、前記第２のコンデンサを充電動作から放電動作に切り替える第３の比較器と、前記第２のコンデンサの両端の電圧と所定の第２の下限電圧値とを比較して、前記第２のコンデンサの両端の電圧が第２の下限電圧値まで低下した場合、前記第２のコンデンサを放電動作から充電動作に切り替える第４の比較器とをさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、第１の三角波発振回路が、基準となる三角波を生成する第一のコンデンサが放電動作であるか充電動作であるかを示すコンデンサ状態信号を出力して、このコンデンサ状態信号により１〜複数の第２の三角波発振回路はそれぞれの第２のコンデンサを放電動作または充電動作に切り替えるようにしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる発振回路の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１〜図３を用いて、この発明の実施の形態１を説明する。図１は、この発明における実施の形態１の発振回路の構成を示す回路図である。この実施の形態１の発振回路は、コンデンサの充放電により三角波を生成する２個の三角波発振回路１，２を備えている。
【００１５】
三角波発振回路１は、コンデンサＣ１の充電動作および放電動作によりコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１を変化させて基準となる三角波を生成する。三角波発振回路１は、コンデンサＣ１と、２個の定電流源１１，１２と、２個の比較器１３，１４と、異なる電圧を有する電源１６，１７と、フリップフロップ１５と、スイッチＳＷ１とを備えている。定電流源１１が出力する電流Ｉ１と定電流源１２が出力する電流Ｉ２は、Ｉ２＞Ｉ１の関係が成り立つように設定する。また、電源１６の電圧ＶＨと電源１７の電圧ＶＬは、ＶＨ＞ＶＬの関係が成り立つように設定する。
【００１６】
定電流源１１の入力は電源電圧Ｖｃｃに接続される。定電流源１１の出力は、コンデンサＣ１と、定電流源１２の入力と、比較器１３および比較器１４の非反転入力端子に接続される。定電流源１２の出力は、スイッチＳＷ１に接続され、スイッチＳＷ１がオンの時に接地される。
【００１７】
比較器１３の反転入力端子には、基準となる三角波の電圧の上限値となる電圧ＶＨを有する電源１６が接続される。比較器１３の出力は、フリップフロップ１５のセット端子Ｓに接続される。比較器１４の反転入力端子には、基準となる三角波の電圧の下限値となる電圧ＶＬを有する電源１７が接続される。比較器１４の出力は、フリップフロップ１５のリセット端子Ｒに接続される。
【００１８】
フリップフロップ１５の出力Ｑは、スイッチＳＷ１に接続され、スイッチＳＷ１のオン／オフ動作を制御する。フリップフロップ１５の出力ＱＢは、三角波発振回路２のスイッチＳＷ２に接続され、スイッチＳＷ２のオン／オフ動作を制御する。
【００１９】
三角波発振回路２は、三角波発振回路１のフリップフロップ１５により制御されるスイッチＳＷ２によりコンデンサＣ２を充電および放電させてコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２を変化させて三角波を生成する。三角波発振回路２は、コンデンサＣ２と、４個の定電流源２１〜２４と、２個の比較器２５，２６と、異なる電圧を有する電源２７，２８と、３個のスイッチＳＷ２〜ＳＷ４とを備えている。コンデンサＣ２の容量は、三角波発振回路１で三角波を発生するコンデンサＣ１と等しく、Ｃ１＝Ｃ２の関係が成り立つように設定する。また、定電流源２１が出力する電流Ｉ３と定電流源１１が出力する電流Ｉ１はＩ１＝Ｉ３が、定電流源２２が出力する電流Ｉ４と定電流源１２が出力する電流Ｉ２はＩ２＝Ｉ４がそれぞれ成り立つように設定する。さらに、電源２７の電圧はＶＨとし、電源２８の電圧はＶＬとする。すなわち、電源１６と電源２７とを、電源１７と電源１７とをそれぞれ等しく設定する。
【００２０】
定電流源２１の入力は電源電圧Ｖｃｃに接続される。定電流源２１の出力は、コンデンサＣ２と、定電流源２２の入力と、定電流源２３の出力と、定電流源２４の入力と、比較器２５および比較器２６の非反転入力端子に接続される。
【００２１】
定電流源２２の出力は、スイッチＳＷ２に接続され、スイッチＳＷ２がオンの時、接地される。定電流源２３の入力は、スイッチＳＷ３に接続され、スイッチＳＷ３がオンの時に電源電圧Ｖｃｃに接続される。定電流源２４の出力は、スイッチＳＷ４に接続され、スイッチＳＷ４がオンの時に接地される。
【００２２】
比較器２５の反転入力端子には、電圧ＶＨの電源２７が接続される。比較器２５の出力は、スイッチＳＷ３に接続され、スイッチＳＷ３のオン／オフ動作を制御する。
【００２３】
比較器２６の反転入力端子には、電圧ＶＨの電源２８が接続される。比較器２６の出力は、スイッチＳＷ４に接続され、スイッチＳＷ４のオン／オフ動作を制御する。
【００２４】
図２および図３のタイムチャートを参照して、この発明の実施の形態１の発振回路の動作を説明する。時刻ｔ１〜ｔ２の期間は、三角波発振回路１は、フリップフロップ１５の出力Ｑが“Ｌ”であるので、スイッチＳＷ１はオフになる。コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１は、電圧ＶＨと電圧ＶＬとの間にあり、スイッチＳＷ１がオフであるので、定電流源１１の電流Ｉ１は、コンデンサＣ１へ流れ込む。これにより、コンデンサＣ１は充電される。コンデンサＣ１が充電されるとコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１は増加する。
【００２５】
比較器１３は、電源１６の電圧ＶＨとコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１とを比較する。時刻ｔ２において、コンデンサＣ１が充電されてコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電源１６の電圧ＶＨに達する。比較器１３は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電圧ＶＨに達したことを検出してフリップフロップ１５のセット端子Ｓをセットする。これにより、フリップフロップ１５は、出力Ｑを“Ｈ”に、出力ＱＢを“Ｌ”にする。
【００２６】
フリップフロップ１５の出力Ｑが“Ｈ”になると、スイッチＳＷ１がオンになる。これにより、定電流源１２の電流Ｉ２が流れ出す。このとき、定電流源１１の電流Ｉ１および定電流源１２の電流Ｉ２は、電流Ｉ２＞電流Ｉ１に設定されているため、Ｉ２−Ｉ１の電流がコンデンサＣ１から引き出される。すなわち、コンデンサＣ１は放電する。したがって、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が減少する。
【００２７】
比較器１４は、電源１７の電圧ＶＬとコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１とを比較する。時刻ｔ３において、コンデンサＣ１が放電してコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電圧ＶＬまで低下する。比較器は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電圧ＶＬまで低下したことを検出してフリップフロップ１５のリセット端子Ｒをセットする。これにより、フリップフロップ１５は、出力Ｑを“Ｌ”に、出力ＱＢを“Ｈ”にする。
【００２８】
フリップフロップ１５の出力Ｑが“Ｌ”になると、スイッチＳＷ１がオフになる。これにより、コンデンサＣ１に定電流源１１の電流Ｉ１が流れ込み、コンデンサＣ１は充電される。このようにコンデンサＣ１が充電および放電を繰り返すことにより、三角波発振回路１は、電圧ＶＬから電圧ＶＨの振幅を有した三角波を生成する。フリップフロップ１５の出力Ｑは、コンデンサＣ１の充電動作および放電動作を切り替えるとともに、三角波発振回路２に対してコンデンサＣ１の動作状態を示すコンデンサ状態信号となる。
【００２９】
一方、三角波発振回路２は、時刻ｔ１〜ｔ２の期間、フリップフロップ１５の出力ＱＢが“Ｈ”であるので、スイッチＳＷ２はオンになる。コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、電圧ＶＨと電圧ＶＬとの間にあり、スイッチＳＷ２がオフであるので、定電流源２２の電流Ｉ４が流れ出す。すなわち、コンデンサＣ２は放電する。したがって、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ２が減少する。
【００３０】
比較器２６は、電源２８の電圧ＶＬとコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２とを比較する。時刻ｔ２において、コンデンサＣ２が放電してコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＬまで低下する。比較器は、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＬまで低下したことを検出してスイッチＳＷ４をオンにする。これにより、定電流源２４の電流Ｉ６が流れ出し、コンデンサＣ２を強制的に充電させる。すなわち、電流Ｉ６によって、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＬより低下しないように制御する。
【００３１】
時刻ｔ２において、フリップフロップ１５の出力ＱＢは“Ｌ”になると、スイッチＳＷ２がオフになり、定電流源１１の電流Ｉ３は、コンデンサＣ２へ流れ込む。これにより、コンデンサＣ２は充電される。コンデンサＣ２が充電されるとコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ２は増加する。
【００３２】
比較器２５は、電源２７の電圧ＶＨとコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２とを比較する。時刻ｔ３において、コンデンサＣ２が充電されてコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＨに達する。比較器２５は、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ１が電圧ＶＨに達したことを検出してスイッチＳＷ３をオンにする。これにより、定電流源２３の電流Ｉ５が流れ出し、コンデンサＣ２を強制的に放電させる。すなわち、電流Ｉ５によって、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＨより大きくならないように制御する。また、フリップフロップ１５の出力ＱＢが“Ｈ”になるので、スイッチＳＷ２がオンになり、定電流源２２の電流Ｉ４が流れ出し、コンデンサＣ２は放電する。これにより、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は減少する。
【００３３】
図３は、図２に示したコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２を示すタイムチャートである。時刻ｔ３におけるコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、比較器２５が電源２７の電圧ＶＨとコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２とが等しいことを検出してスイッチＳＷ３をオンにしたため、定電流源２３の電流Ｉ５が流れることで、強制的にコンデンサＣ２を放電させてコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２を電圧ＶＨより大きくならないようにしている。電流Ｉ５がない場合は、フリップフロップ１５の出力ＱＢが“Ｌ”から“Ｈ”に変化するタイミングによってスイッチＳＷ２がオンになる前にコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＨより大きくなってしまう。すなわち、比較器２５は、電源２７の電圧ＶＨとコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２とを比較することで三角波発振回路２が生成する三角波の最大電圧を抑制する。
【００３４】
また、比較器２６が、電源２８の電圧ＶＬとコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２とを比較して、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＬより小さくなったことを検出して電流Ｉ６を流すことで、三角波発振回路２が生成する三角波の最低電圧を抑制する。
【００３５】
このようにこの実施の形態１では、基準となる三角波を生成する第１のコンデンサの充電動作と放電動作とを切り替えるとともにコンデンサの動作状態を示しているコンデンサ状態信号により第２のコンデンサの動作状態を切り替えるようにしている。すなわち、コンデンサ状態信号が充電動作を示している場合には第２のコンデンサを放電させ、コンデンサ状態信号が放電動作を示している場合には場合、第２のコンデンサを充電するようにしている。これにより、基準となる三角波に同期して、かつ、位相が１８０度反転した三角波を生成することができる。
【００３６】
また、第１の三角波発振回路の上限電圧値と第２の三角波発振回路の上限電圧値とを等しく設定し、かつ、第１の三角波発振回路の下限電圧値と第２の三角波発振回路の下限電圧値とを等しく設定して、基準となる三角波に対して第２の三角波発振回路が生成する三角波の上限電圧値および下限電圧値のずれを比較器により検出して強制的に第２の三角波発振回路のコンデンサを充電または放電させるようにしているため、基準となる三角波に同期して、かつ、基準となる三角波に対して周波数および振幅幅が一致した三角波を生成することができる。
【００３７】
実施の形態２．
図４および図５を用いて、この発明の実施の形態２を説明する。図４は、この発明における実施の形態２の発振回路の構成を示す回路図である。この実施の形態２における発振回路は、三角波発振回路２にＮ（Ｎ＞０、Ｎは整数）段のカウンタＣＴが追加されている。実施の形態１と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３８】
Ｎ段のカウンタＣＴは、フリップフロップ１５の出力Ｑ、すなわち、コンデンサ状態信号をカウントしてスイッチＳＷ２を制御する。三角波発振回路１が生成する基準となる三角波に対して、三角波発振回路２が生成する三角波のタイミングをＮ2倍の周期になるように制御する。すなわち、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１に対してコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２がＮ2倍の周期になるように、スイッチＳＷ２のオン／オフを切り替える。
【００３９】
コンデンサＣ１の容量に対して、コンデンサＣ２の容量は、Ｃ２＝Ｃ１×Ｎ2が成り立つように設定する。これにより、充電により電圧ＶＬから電圧ＶＨに達する時間および放電により電圧ＶＨから電圧ＶＬまで電圧が低下する時間は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１とコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２とで一致する。
【００４０】
図５は、カウンタＣＴの段数Ｎが２の場合の実施の形態２の発振回路の動作を示すタイムチャートである。時刻ｔ０において、フリップフロップ１５の出力Ｑは“Ｈ”であるので、スイッチＳＷ１はオンになる。これによりコンデンサＣ１は放電してコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１は減少する。また、カウンタＣＴの出力Ｑ２は、“Ｈ”であるので、スイッチＳＷ２はオンになる。これによりコンデンサＣ２は放電してコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は減少する。コンデンサＣ２の容量は、Ｃ２＝Ｃ１×Ｎ2が成り立つように設定されているので、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１の減少よりも緩やかに減少する。この場合、カウンタの段数Ｎが２であるので、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が減少する４倍の時間をかけて、電圧ＶＬまで低下する。
【００４１】
時刻ｔ１において、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電源１７の電圧ＶＬまで低下したため比較器１４はこれを検出してフリップフロップ１５のリセット端子Ｒをセットする。これにより、フリップフロップ１５の出力Ｑは“Ｌ”になり、スイッチＳＷ１はオフとなる。したがって、コンデンサＣ１は充電されコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１は増加する。このとき、カウンタＣＴの出力Ｑ２は“Ｈ”のまま変化していないので、コンデンサＣ２は放電を継続する。
【００４２】
時刻ｔ２において、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電源１６の電圧ＶＨに達し比較器１３はこれを検出してフリップフロップ１５のセット端子Ｓをセットする。これにより、フリップフロップ１５の出力Ｑは“Ｈ”になり、スイッチＳＷ１はオンとなる。したがって、コンデンサＣ１は放電されコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１は減少する。このとき、カウンタＣＴの出力Ｑ２は“Ｈ”のまま変化しないので、コンデンサＣ２は放電を継続する。
【００４３】
時刻ｔ３において、時刻ｔ１と同様にコンデンサＣ１は放電から充電に切り替わる。このときも、カウンタＣＴの出力は“Ｈ”のまま変化しないので、コンデンサＣ２は放電を継続する。
【００４４】
時刻ｔ４において、時刻ｔ２と同様にコンデンサＣ１は充電から放電に切り替わる。時刻ｔ０からフリップフロップ１５の出力Ｑの立ち上がりが３個目となったため、カウンタＣＴは出力Ｑ２を“Ｈ”から“Ｌ”にする。これにより、スイッチＳＷ２がオフになり、コンデンサＣ２は放電から充電に切り替わる。したがって、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は増加する。
【００４５】
なお、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、比較器２５により電源２７の電圧ＶＨと、比較器２６により電源２８の電圧ＶＬとそれぞれ比較して、強制的に放電または充電するようにしている。これにより、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１と同じ範囲で変化するように抑制されている。
【００４６】
このようにこの実施の形態２では、第２の三角波発振回路のＮ段のカウンタは、コンデンサ状態信号をカウントして、すなわち、コンデンサ状態信号をＮ2周期分遅延させて第２の三角波発振回路のコンデンサの充電および放電を切り替えるようにしているため、基準となる三角波に対してＮ2周期の三角波を生成することができる。
【００４７】
また、第２の三角波発振回路のコンデンサの容量を第１の三角波発振回路のコンデンサの容量のＮ2倍に設定しているため、基準となる三角波に同期して、かつ、Ｎ2周期の三角波を生成することができる。
【００４８】
実施の形態３．
図６および図７を用いて、この発明の実施の形態３を説明する。図６は、この発明における実施の形態３の発振回路の構成を示す回路図である。実施の形態１と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４９】
フリップフロップ１５の出力Ｑは、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とに接続され、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２のオン／オフ動作を制御する。
【００５０】
三角波発振回路１が生成する三角波の振幅の上限値を決定する電源１６の電圧をＶＨ１に、三角波発振回路１が生成する三角波の振幅の下限値を決定する電源１７の電圧をＶＬ１としてＶＨ１＞ＶＬ１の関係が成り立つように設定する。
【００５１】
三角波発振回路２が生成する三角波の振幅の上限値を決定する電源２７の電圧をＶＨ２に、三角波発振回路２が生成する三角波の振幅の下限値を決定する電源２８の電圧をＶＬ２として、ＶＨ２＞ＶＬ２の関係が成り立つように設定する。
【００５２】
コンデンサＣ２の容量は、Ｃ２＝Ｃ１×（ＶＨ１−ＶＬ１）／（ＶＨ２−ＶＬ２）が成り立つように設定する。これにより、コンデンサＣ１が充電されて下限値の電圧ＶＬ１から上限値の電圧ＶＨ１に達する時間と、コンデンサＣ２が充電されて下限値の電圧ＶＬ２から上限値の電圧ＶＨ２に達する時間とが一致する。また、コンデンサＣ１が放電して上限値の電圧ＶＨ１から下限値の電圧ＶＬ１まで低下する時間と、コンデンサ２が放電して上限値の電圧ＶＨ２から下限値の電圧ＶＬ２まで低下する時間とが一致する。
【００５３】
図７は、電源１６，１７，２７，２８の値がＶＨ２−ＶＬ２≠ＶＨ１−ＶＬ１に設定された場合の実施の形態３の発振回路の動作を示すタイムチャートである。時刻ｔ０において、フリップフロップ１５の出力Ｑは“Ｈ”であるので、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２はオンになる。スイッチＳＷ１がオンになるとコンデンサＣ１は放電する。すなわち、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１は減少する。また、スイッチＳＷ２もオンであるので、コンデンサＣ２も放電し、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ２は減少する。
【００５４】
時刻ｔ１において、比較器１４は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電源１７の電圧ＶＬ１まで低下したことを検出してフリップフロップ１５のリセット端子Ｒをセットする。これにより、フリップフロップ１５の出力Ｑは“Ｌ”になり、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２はオフになる。したがって、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ２は放電から充電に切り替わる。ここで、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、比較器２６により電源２８の電圧ＶＬ２と比較され、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＬ２まで低下すると、比較器２６はスイッチＳＷ４をオンにして、コンデンサＣ２を強制的に充電する。
【００５５】
時刻ｔ２において、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電源１６の電圧ＶＨ１まで達し比較器はこれを検出してフリップフロップ１５のセット端子Ｓをセットする。これによりフリップフロップ１５の出力は“Ｈ”になり、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２はオンとなる。したがって、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ２は充電から放電に切り替わる。ここで、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、比較器２５により電源２７の電圧ＶＨ２と比較され、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＨ２に達すると、比較器２６はスイッチＳＷ３をオンにして、コンデンサＣ２を強制的に放電させる。
【００５６】
このようにこの実施の形態３では、第１の三角波発振回路の上限電圧値と第２の三角波発振回路の上限電圧値とを異なるように設定し、かつ、第１の三角波発振回路の下限電圧値と第２の三角波発振回路の下限電圧値とを異なるように設定するとともに、第１の三角波発振回路のコンデンサの容量と第２の三角波発振回路のコンデンサの容量とを、放電時間および充電時間が等しくなるように設定するようにしているため、基準となる三角波と同期した発振周波数が一致しかつ振幅幅が異なる三角波を生成することができる。
【００５７】
なお、実施の形態１〜３で説明した三角波発振回路２を複数設けて、それぞれのスイッチＳＷ２をフリップフロップ１５の出力Ｑまたは出力ＱＢで制御して、基準となる三角波に同期して、かつ、周波数、位相または振幅幅の異なる三角波を複数生成するようにしてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明にかかる発振回路によれば、第１の三角波発振回路が、基準となる三角波を生成する第一のコンデンサが放電動作であるか充電動作であるかを示すコンデンサ状態信号を出力して、このコンデンサ状態信号により１〜複数の第２の三角波発振回路はそれぞれの第２のコンデンサを放電動作または充電動作に切り替えるようにしているため、基準となる三角波に同期してかつ位相の異なる三角波を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明における実施の形態１の発振回路の構成を示す回路図である。
【図２】 この発明における実施の形態１の発振回路の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図３】 この発明における実施の形態１の発振回路の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図４】 この発明における実施の形態２の発振回路の構成を示す回路図である。
【図５】 この発明における実施の形態２の発振回路の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図６】 この発明における実施の形態３の発振回路の構成を示す回路図である。
【図７】 この発明における実施の形態３の発振回路の動作を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１，２ 三角波発振回路、１１，１２，２１，２２，２３，２４ 定電流源、１３，１４，２５，２６ 比較器、１５ フリップフロップ、１６，１７，２７，２８ 電源、ＣＴ カウンタ、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４ スイッチ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の三角波を生成する発振回路に関するものであり、特に、コンデンサの充放電により三角波を生成する発振回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチングＤＣ−ＤＣコンバータなどの大電力を扱う回路において、複数のチャンネルを有する場合、複数のチャンネルに対して１つの発振回路を用いると、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力スイッチがオンになるタイミングが全て同じになってしまう。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力スイッチがオンになるタイミングにおいて、瞬間的に消費電力が大きくなってしまい、瞬間的に回路の電源電圧の低下が発生する。
【０００３】
また、コンデンサへの定電流による充電と定電流による放電とを切り替えて三角波を発生する発振回路の場合、たとえば、独立した２つの発振回路では、２つの発振回路を全く同じに構成しても、それぞれの発振回路におけるコンデンサのわずかな容量値のずれ、充電電流および放電電流のわずかな電流値のずれにより、２つの発振回路が生成する三角波の発振周波数は同一にはならない。そのため、時間的に徐々に２つの三角波の位相にずれが生じてしまう。すなわち、独立した２つの発振回路で生成した三角波は同期をとることができず、これらの発振回路で生成した三角波でＤＣ−ＤＣコンバータを駆動しても、複数のチャネルが同時にオンになるタイミングが生じてしまい、瞬間的に回路の電源電圧の低下が発生する。
【０００４】
電源電圧の瞬間的な低下は、回路の誤動作の原因となる。また、電力集中により、配線等の消費電力も増加し、電力損失の増大、配線抵抗によるノイズの増大などを引き起こしてしまう。
【０００５】
このような問題を改善するために、従来技術では、複数の三角波発生回路に設けられた２値の基準電圧を出力する基準電圧出力部を互いに接続し、各三角波発生回路が出力する三角波信号の波高値を一致させることにより、各三角波発振回路の出力を同期させ、出力時間差のない三角波発振出力を得るようにしている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０８−２９３７６７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、各三角波発振回路が出力する三角波信号の出力を同期させることはできるが、各三角波出力の位相を反転させたり、振幅を変化させることはできない。そのため、従来技術の発振回路をＤＣ−ＤＣコンバータ等の大電力を扱う回路に用いた場合、複数のチャンネルが同時にオンすることになり、電力が瞬時に集中してしまうことを回避することはできない。
【０００８】
複数のチャンネルに対して、電力消費の集中を半減させるためには、たとえば、複数のチャンネルを位相を反転させた２つの発振回路を用いて、複数のチャンネルを振り分けて動作させなければよい。従来技術の発振回路を適用する場合には、同期している三角波信号の出力の反転させる必要があり、そのための回路が必要になってしまうという問題があった。
【０００９】
また、従来技術では、三角波発振出力のそれぞれの振幅や周波数を変更することができないという問題もあった。
【００１０】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、複数の三角波を生成する際に、基準となる三角波に同期して周波数、位相または振幅幅の異なる三角波を生成する発振回路を得ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる発振回路は、コンデンサの放電および充電により複数の三角波を発生する発振回路において、基準となる三角波を生成するとともに、該基準となる三角波を生成する第１のコンデンサが放電動作であるか充電動作であるかを示すコンデンサ状態信号を出力する第１の三角波発振回路と、前記コンデンサ状態信号の変化に同期して前記第１のコンデンサとは異なる第２のコンデンサを放電動作または充電動作に切り替えて三角波を発生させるＮ（Ｎは自然数）個の第２の三角波発振回路とを備え、第１の三角波発振回路は、前記第１のコンデンサの両端の電圧と所定の第１の上限電圧値とを比較して、前記第１のコンデンサの両端の電圧が前記第１の上限電圧値に達した場合、前記第１のコンデンサを充電動作から放電動作に切り替える第１の比較器と、前記第１のコンデンサの両端の電圧と所定の第１の下限電圧値とを比較して、前記第１のコンデンサの両端の電圧が前記第１の下限電圧値まで低下した場合、前記第１のコンデンサを放電動作から充電動作に切り替える第２の比較器と、をさらに備え、前記第２の三角波発振回路は、前記第２のコンデンサの両端の電圧と所定の第２の上限電圧値とを比較して、前記第２のコンデンサの両端の電圧が前記第２の上限電圧値に達した場合、前記第２のコンデンサを充電動作から放電動作に切り替える第３の比較器と、前記第２のコンデンサの両端の電圧と所定の第２の下限電圧値とを比較して、前記第２のコンデンサの両端の電圧が第２の下限電圧値まで低下した場合、前記第２のコンデンサを放電動作から充電動作に切り替える第４の比較器とをさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、第１の三角波発振回路が、基準となる三角波を生成する第一のコンデンサが放電動作であるか充電動作であるかを示すコンデンサ状態信号を出力して、このコンデンサ状態信号により１〜複数の第２の三角波発振回路はそれぞれの第２のコンデンサを放電動作または充電動作に切り替えるようにしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる発振回路の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１〜図３を用いて、この発明の実施の形態１を説明する。図１は、この発明における実施の形態１の発振回路の構成を示す回路図である。この実施の形態１の発振回路は、コンデンサの充放電により三角波を生成する２個の三角波発振回路１，２を備えている。
【００１５】
三角波発振回路１は、コンデンサＣ１の充電動作および放電動作によりコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１を変化させて基準となる三角波を生成する。三角波発振回路１は、コンデンサＣ１と、２個の定電流源１１，１２と、２個の比較器１３，１４と、異なる電圧を有する電源１６，１７と、フリップフロップ１５と、スイッチＳＷ１とを備えている。定電流源１１が出力する電流Ｉ１と定電流源１２が出力する電流Ｉ２は、Ｉ２＞Ｉ１の関係が成り立つように設定する。また、電源１６の電圧ＶＨと電源１７の電圧ＶＬは、ＶＨ＞ＶＬの関係が成り立つように設定する。
【００１６】
定電流源１１の入力は電源電圧Ｖｃｃに接続される。定電流源１１の出力は、コンデンサＣ１と、定電流源１２の入力と、比較器１３および比較器１４の非反転入力端子に接続される。定電流源１２の出力は、スイッチＳＷ１に接続され、スイッチＳＷ１がオンの時に接地される。
【００１７】
比較器１３の反転入力端子には、基準となる三角波の電圧の上限値となる電圧ＶＨを有する電源１６が接続される。比較器１３の出力は、フリップフロップ１５のセット端子Ｓに接続される。比較器１４の反転入力端子には、基準となる三角波の電圧の下限値となる電圧ＶＬを有する電源１７が接続される。比較器１４の出力は、フリップフロップ１５のリセット端子Ｒに接続される。
【００１８】
フリップフロップ１５の出力Ｑは、スイッチＳＷ１に接続され、スイッチＳＷ１のオン／オフ動作を制御する。フリップフロップ１５の出力ＱＢは、三角波発振回路２のスイッチＳＷ２に接続され、スイッチＳＷ２のオン／オフ動作を制御する。
【００１９】
三角波発振回路２は、三角波発振回路１のフリップフロップ１５により制御されるスイッチＳＷ２によりコンデンサＣ２を充電および放電させてコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２を変化させて三角波を生成する。三角波発振回路２は、コンデンサＣ２と、４個の定電流源２１〜２４と、２個の比較器２５，２６と、異なる電圧を有する電源２７，２８と、３個のスイッチＳＷ２〜ＳＷ４とを備えている。コンデンサＣ２の容量は、三角波発振回路１で三角波を発生するコンデンサＣ１と等しく、Ｃ１＝Ｃ２の関係が成り立つように設定する。また、定電流源２１が出力する電流Ｉ３と定電流源１１が出力する電流Ｉ１はＩ１＝Ｉ３が、定電流源２２が出力する電流Ｉ４と定電流源１２が出力する電流Ｉ２はＩ２＝Ｉ４がそれぞれ成り立つように設定する。さらに、電源２７の電圧はＶＨとし、電源２８の電圧はＶＬとする。すなわち、電源１６と電源２７とを、電源１７と電源１７とをそれぞれ等しく設定する。
【００２０】
定電流源２１の入力は電源電圧Ｖｃｃに接続される。定電流源２１の出力は、コンデンサＣ２と、定電流源２２の入力と、定電流源２３の出力と、定電流源２４の入力と、比較器２５および比較器２６の非反転入力端子に接続される。
【００２１】
定電流源２２の出力は、スイッチＳＷ２に接続され、スイッチＳＷ２がオンの時、接地される。定電流源２３の入力は、スイッチＳＷ３に接続され、スイッチＳＷ３がオンの時に電源電圧Ｖｃｃに接続される。定電流源２４の出力は、スイッチＳＷ４に接続され、スイッチＳＷ４がオンの時に接地される。
【００２２】
比較器２５の反転入力端子には、電圧ＶＨの電源２７が接続される。比較器２５の出力は、スイッチＳＷ３に接続され、スイッチＳＷ３のオン／オフ動作を制御する。
【００２３】
比較器２６の反転入力端子には、電圧ＶＨの電源２８が接続される。比較器２６の出力は、スイッチＳＷ４に接続され、スイッチＳＷ４のオン／オフ動作を制御する。
【００２４】
図２および図３のタイムチャートを参照して、この発明の実施の形態１の発振回路の動作を説明する。時刻ｔ１〜ｔ２の期間は、三角波発振回路１は、フリップフロップ１５の出力Ｑが“Ｌ”であるので、スイッチＳＷ１はオフになる。コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１は、電圧ＶＨと電圧ＶＬとの間にあり、スイッチＳＷ１がオフであるので、定電流源１１の電流Ｉ１は、コンデンサＣ１へ流れ込む。これにより、コンデンサＣ１は充電される。コンデンサＣ１が充電されるとコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１は増加する。
【００２５】
比較器１３は、電源１６の電圧ＶＨとコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１とを比較する。時刻ｔ２において、コンデンサＣ１が充電されてコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電源１６の電圧ＶＨに達する。比較器１３は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電圧ＶＨに達したことを検出してフリップフロップ１５のセット端子Ｓをセットする。これにより、フリップフロップ１５は、出力Ｑを“Ｈ”に、出力ＱＢを“Ｌ”にする。
【００２６】
フリップフロップ１５の出力Ｑが“Ｈ”になると、スイッチＳＷ１がオンになる。これにより、定電流源１２の電流Ｉ２が流れ出す。このとき、定電流源１１の電流Ｉ１および定電流源１２の電流Ｉ２は、電流Ｉ２＞電流Ｉ１に設定されているため、Ｉ２−Ｉ１の電流がコンデンサＣ１から引き出される。すなわち、コンデンサＣ１は放電する。したがって、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が減少する。
【００２７】
比較器１４は、電源１７の電圧ＶＬとコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１とを比較する。時刻ｔ３において、コンデンサＣ１が放電してコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電圧ＶＬまで低下する。比較器は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電圧ＶＬまで低下したことを検出してフリップフロップ１５のリセット端子Ｒをセットする。これにより、フリップフロップ１５は、出力Ｑを“Ｌ”に、出力ＱＢを“Ｈ”にする。
【００２８】
フリップフロップ１５の出力Ｑが“Ｌ”になると、スイッチＳＷ１がオフになる。これにより、コンデンサＣ１に定電流源１１の電流Ｉ１が流れ込み、コンデンサＣ１は充電される。このようにコンデンサＣ１が充電および放電を繰り返すことにより、三角波発振回路１は、電圧ＶＬから電圧ＶＨの振幅を有した三角波を生成する。フリップフロップ１５の出力Ｑは、コンデンサＣ１の充電動作および放電動作を切り替えるとともに、三角波発振回路２に対してコンデンサＣ１の動作状態を示すコンデンサ状態信号となる。
【００２９】
一方、三角波発振回路２は、時刻ｔ１〜ｔ２の期間、フリップフロップ１５の出力ＱＢが“Ｈ”であるので、スイッチＳＷ２はオンになる。コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、電圧ＶＨと電圧ＶＬとの間にあり、スイッチＳＷ２がオフであるので、定電流源２２の電流Ｉ４が流れ出す。すなわち、コンデンサＣ２は放電する。したがって、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ２が減少する。
【００３０】
比較器２６は、電源２８の電圧ＶＬとコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２とを比較する。時刻ｔ２において、コンデンサＣ２が放電してコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＬまで低下する。比較器は、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＬまで低下したことを検出してスイッチＳＷ４をオンにする。これにより、定電流源２４の電流Ｉ６が流れ出し、コンデンサＣ２を強制的に充電させる。すなわち、電流Ｉ６によって、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＬより低下しないように制御する。
【００３１】
時刻ｔ２において、フリップフロップ１５の出力ＱＢは“Ｌ”になると、スイッチＳＷ２がオフになり、定電流源１１の電流Ｉ３は、コンデンサＣ２へ流れ込む。これにより、コンデンサＣ２は充電される。コンデンサＣ２が充電されるとコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ２は増加する。
【００３２】
比較器２５は、電源２７の電圧ＶＨとコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２とを比較する。時刻ｔ３において、コンデンサＣ２が充電されてコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＨに達する。比較器２５は、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ１が電圧ＶＨに達したことを検出してスイッチＳＷ３をオンにする。これにより、定電流源２３の電流Ｉ５が流れ出し、コンデンサＣ２を強制的に放電させる。すなわち、電流Ｉ５によって、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＨより大きくならないように制御する。また、フリップフロップ１５の出力ＱＢが“Ｈ”になるので、スイッチＳＷ２がオンになり、定電流源２２の電流Ｉ４が流れ出し、コンデンサＣ２は放電する。これにより、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は減少する。
【００３３】
図３は、図２に示したコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２を示すタイムチャートである。時刻ｔ３におけるコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、比較器２５が電源２７の電圧ＶＨとコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２とが等しいことを検出してスイッチＳＷ３をオンにしたため、定電流源２３の電流Ｉ５が流れることで、強制的にコンデンサＣ２を放電させてコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２を電圧ＶＨより大きくならないようにしている。電流Ｉ５がない場合は、フリップフロップ１５の出力ＱＢが“Ｌ”から“Ｈ”に変化するタイミングによってスイッチＳＷ２がオンになる前にコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＨより大きくなってしまう。すなわち、比較器２５は、電源２７の電圧ＶＨとコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２とを比較することで三角波発振回路２が生成する三角波の最大電圧を抑制する。
【００３４】
また、比較器２６が、電源２８の電圧ＶＬとコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２とを比較して、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＬより小さくなったことを検出して電流Ｉ６を流すことで、三角波発振回路２が生成する三角波の最低電圧を抑制する。
【００３５】
このようにこの実施の形態１では、基準となる三角波を生成する第１のコンデンサの充電動作と放電動作とを切り替えるとともにコンデンサの動作状態を示しているコンデンサ状態信号により第２のコンデンサの動作状態を切り替えるようにしている。すなわち、コンデンサ状態信号が充電動作を示している場合には第２のコンデンサを放電させ、コンデンサ状態信号が放電動作を示している場合には場合、第２のコンデンサを充電するようにしている。これにより、基準となる三角波に同期して、かつ、位相が１８０度反転した三角波を生成することができる。
【００３６】
また、第１の三角波発振回路の上限電圧値と第２の三角波発振回路の上限電圧値とを等しく設定し、かつ、第１の三角波発振回路の下限電圧値と第２の三角波発振回路の下限電圧値とを等しく設定して、基準となる三角波に対して第２の三角波発振回路が生成する三角波の上限電圧値および下限電圧値のずれを比較器により検出して強制的に第２の三角波発振回路のコンデンサを充電または放電させるようにしているため、基準となる三角波に同期して、かつ、基準となる三角波に対して周波数および振幅幅が一致した三角波を生成することができる。
【００３７】
実施の形態２．
図４および図５を用いて、この発明の実施の形態２を説明する。図４は、この発明における実施の形態２の発振回路の構成を示す回路図である。この実施の形態２における発振回路は、三角波発振回路２にＮ（Ｎ＞０、Ｎは整数）段のカウンタＣＴが追加されている。実施の形態１と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３８】
Ｎ段のカウンタＣＴは、フリップフロップ１５の出力Ｑ、すなわち、コンデンサ状態信号をカウントしてスイッチＳＷ２を制御する。三角波発振回路１が生成する基準となる三角波に対して、三角波発振回路２が生成する三角波のタイミングをＮ2倍の周期になるように制御する。すなわち、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１に対してコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２がＮ2倍の周期になるように、スイッチＳＷ２のオン／オフを切り替える。
【００３９】
コンデンサＣ１の容量に対して、コンデンサＣ２の容量は、Ｃ２＝Ｃ１×Ｎ2が成り立つように設定する。これにより、充電により電圧ＶＬから電圧ＶＨに達する時間および放電により電圧ＶＨから電圧ＶＬまで電圧が低下する時間は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１とコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２とで一致する。
【００４０】
図５は、カウンタＣＴの段数Ｎが２の場合の実施の形態２の発振回路の動作を示すタイムチャートである。時刻ｔ０において、フリップフロップ１５の出力Ｑは“Ｈ”であるので、スイッチＳＷ１はオンになる。これによりコンデンサＣ１は放電してコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１は減少する。また、カウンタＣＴの出力Ｑ２は、“Ｈ”であるので、スイッチＳＷ２はオンになる。これによりコンデンサＣ２は放電してコンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は減少する。コンデンサＣ２の容量は、Ｃ２＝Ｃ１×Ｎ2が成り立つように設定されているので、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１の減少よりも緩やかに減少する。この場合、カウンタの段数Ｎが２であるので、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が減少する４倍の時間をかけて、電圧ＶＬまで低下する。
【００４１】
時刻ｔ１において、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電源１７の電圧ＶＬまで低下したため比較器１４はこれを検出してフリップフロップ１５のリセット端子Ｒをセットする。これにより、フリップフロップ１５の出力Ｑは“Ｌ”になり、スイッチＳＷ１はオフとなる。したがって、コンデンサＣ１は充電されコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１は増加する。このとき、カウンタＣＴの出力Ｑ２は“Ｈ”のまま変化していないので、コンデンサＣ２は放電を継続する。
【００４２】
時刻ｔ２において、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電源１６の電圧ＶＨに達し比較器１３はこれを検出してフリップフロップ１５のセット端子Ｓをセットする。これにより、フリップフロップ１５の出力Ｑは“Ｈ”になり、スイッチＳＷ１はオンとなる。したがって、コンデンサＣ１は放電されコンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１は減少する。このとき、カウンタＣＴの出力Ｑ２は“Ｈ”のまま変化しないので、コンデンサＣ２は放電を継続する。
【００４３】
時刻ｔ３において、時刻ｔ１と同様にコンデンサＣ１は放電から充電に切り替わる。このときも、カウンタＣＴの出力は“Ｈ”のまま変化しないので、コンデンサＣ２は放電を継続する。
【００４４】
時刻ｔ４において、時刻ｔ２と同様にコンデンサＣ１は充電から放電に切り替わる。時刻ｔ０からフリップフロップ１５の出力Ｑの立ち上がりが３個目となったため、カウンタＣＴは出力Ｑ２を“Ｈ”から“Ｌ”にする。これにより、スイッチＳＷ２がオフになり、コンデンサＣ２は放電から充電に切り替わる。したがって、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は増加する。
【００４５】
なお、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、比較器２５により電源２７の電圧ＶＨと、比較器２６により電源２８の電圧ＶＬとそれぞれ比較して、強制的に放電または充電するようにしている。これにより、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１と同じ範囲で変化するように抑制されている。
【００４６】
このようにこの実施の形態２では、第２の三角波発振回路のＮ段のカウンタは、コンデンサ状態信号をカウントして、すなわち、コンデンサ状態信号をＮ2周期分遅延させて第２の三角波発振回路のコンデンサの充電および放電を切り替えるようにしているため、基準となる三角波に対してＮ2周期の三角波を生成することができる。
【００４７】
また、第２の三角波発振回路のコンデンサの容量を第１の三角波発振回路のコンデンサの容量のＮ2倍に設定しているため、基準となる三角波に同期して、かつ、Ｎ2周期の三角波を生成することができる。
【００４８】
実施の形態３．
図６および図７を用いて、この発明の実施の形態３を説明する。図６は、この発明における実施の形態３の発振回路の構成を示す回路図である。実施の形態１と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４９】
フリップフロップ１５の出力Ｑは、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とに接続され、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２のオン／オフ動作を制御する。
【００５０】
三角波発振回路１が生成する三角波の振幅の上限値を決定する電源１６の電圧をＶＨ１に、三角波発振回路１が生成する三角波の振幅の下限値を決定する電源１７の電圧をＶＬ１としてＶＨ１＞ＶＬ１の関係が成り立つように設定する。
【００５１】
三角波発振回路２が生成する三角波の振幅の上限値を決定する電源２７の電圧をＶＨ２に、三角波発振回路２が生成する三角波の振幅の下限値を決定する電源２８の電圧をＶＬ２として、ＶＨ２＞ＶＬ２の関係が成り立つように設定する。
【００５２】
コンデンサＣ２の容量は、Ｃ２＝Ｃ１×（ＶＨ１−ＶＬ１）／（ＶＨ２−ＶＬ２）が成り立つように設定する。これにより、コンデンサＣ１が充電されて下限値の電圧ＶＬ１から上限値の電圧ＶＨ１に達する時間と、コンデンサＣ２が充電されて下限値の電圧ＶＬ２から上限値の電圧ＶＨ２に達する時間とが一致する。また、コンデンサＣ１が放電して上限値の電圧ＶＨ１から下限値の電圧ＶＬ１まで低下する時間と、コンデンサ２が放電して上限値の電圧ＶＨ２から下限値の電圧ＶＬ２まで低下する時間とが一致する。
【００５３】
図７は、電源１６，１７，２７，２８の値がＶＨ２−ＶＬ２≠ＶＨ１−ＶＬ１に設定された場合の実施の形態３の発振回路の動作を示すタイムチャートである。時刻ｔ０において、フリップフロップ１５の出力Ｑは“Ｈ”であるので、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２はオンになる。スイッチＳＷ１がオンになるとコンデンサＣ１は放電する。すなわち、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１は減少する。また、スイッチＳＷ２もオンであるので、コンデンサＣ２も放電し、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ２は減少する。
【００５４】
時刻ｔ１において、比較器１４は、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電源１７の電圧ＶＬ１まで低下したことを検出してフリップフロップ１５のリセット端子Ｒをセットする。これにより、フリップフロップ１５の出力Ｑは“Ｌ”になり、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２はオフになる。したがって、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ２は放電から充電に切り替わる。ここで、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、比較器２６により電源２８の電圧ＶＬ２と比較され、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＬ２まで低下すると、比較器２６はスイッチＳＷ４をオンにして、コンデンサＣ２を強制的に充電する。
【００５５】
時刻ｔ２において、コンデンサＣ１の両端の電圧ＶＣ１が電源１６の電圧ＶＨ１まで達し比較器はこれを検出してフリップフロップ１５のセット端子Ｓをセットする。これによりフリップフロップ１５の出力は“Ｈ”になり、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２はオンとなる。したがって、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ２は充電から放電に切り替わる。ここで、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２は、比較器２５により電源２７の電圧ＶＨ２と比較され、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＣ２が電圧ＶＨ２に達すると、比較器２６はスイッチＳＷ３をオンにして、コンデンサＣ２を強制的に放電させる。
【００５６】
このようにこの実施の形態３では、第１の三角波発振回路の上限電圧値と第２の三角波発振回路の上限電圧値とを異なるように設定し、かつ、第１の三角波発振回路の下限電圧値と第２の三角波発振回路の下限電圧値とを異なるように設定するとともに、第１の三角波発振回路のコンデンサの容量と第２の三角波発振回路のコンデンサの容量とを、放電時間および充電時間が等しくなるように設定するようにしているため、基準となる三角波と同期した発振周波数が一致しかつ振幅幅が異なる三角波を生成することができる。
【００５７】
なお、実施の形態１〜３で説明した三角波発振回路２を複数設けて、それぞれのスイッチＳＷ２をフリップフロップ１５の出力Ｑまたは出力ＱＢで制御して、基準となる三角波に同期して、かつ、周波数、位相または振幅幅の異なる三角波を複数生成するようにしてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明にかかる発振回路によれば、第１の三角波発振回路が、基準となる三角波を生成する第一のコンデンサが放電動作であるか充電動作であるかを示すコンデンサ状態信号を出力して、このコンデンサ状態信号により１〜複数の第２の三角波発振回路はそれぞれの第２のコンデンサを放電動作または充電動作に切り替えるようにしているため、基準となる三角波に同期してかつ位相の異なる三角波を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明における実施の形態１の発振回路の構成を示す回路図である。
【図２】 この発明における実施の形態１の発振回路の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図３】 この発明における実施の形態１の発振回路の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図４】 この発明における実施の形態２の発振回路の構成を示す回路図である。
【図５】 この発明における実施の形態２の発振回路の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図６】 この発明における実施の形態３の発振回路の構成を示す回路図である。
【図７】 この発明における実施の形態３の発振回路の動作を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１，２ 三角波発振回路、１１，１２，２１，２２，２３，２４ 定電流源、１３，１４，２５，２６ 比較器、１５ フリップフロップ、１６，１７，２７，２８ 電源、ＣＴ カウンタ、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４ スイッチ。
Claims (5)
- コンデンサの放電および充電により複数の三角波を発生する発振回路において、
基準となる三角波を生成するとともに、該基準となる三角波を生成する第１のコンデンサが放電動作であるか充電動作であるかを示すコンデンサ状態信号を出力する第１の三角波発振回路と、
前記コンデンサ状態信号の変化に同期して前記第１のコンデンサとは異なる第２のコンデンサを放電動作または充電動作に切り替えて三角波を発生させるＮ（Ｎは自然数）個の第２の三角波発振回路と、
を備え、
前記第１の三角波発振回路は、
前記第１のコンデンサの両端の電圧と所定の第１の上限電圧値とを比較して、前記第１のコンデンサの両端の電圧が前記第１の上限電圧値に達した場合、前記第１のコンデンサを充電動作から放電動作に切り替える第１の比較器と、
前記第１のコンデンサの両端の電圧と所定の第１の下限電圧値とを比較して、前記第１のコンデンサの両端の電圧が前記第１の下限電圧値まで低下した場合、前記第１のコンデンサを放電動作から充電動作に切り替える第２の比較器と、
をさらに備え、
前記第２の三角波発振回路は、
前記第２のコンデンサの両端の電圧と所定の第２の上限電圧値とを比較して、前記第２のコンデンサの両端の電圧が前記第２の上限電圧値に達した場合、前記第２のコンデンサを充電動作から放電動作に切り替える第３の比較器と、
前記第２のコンデンサの両端の電圧と所定の第２の下限電圧値とを比較して、前記第２のコンデンサの両端の電圧が第２の下限電圧値まで低下した場合、前記第２のコンデンサを放電動作から充電動作に切り替える第４の比較器と、
をさらに備えることを特徴とする発振回路。 - コンデンサの放電および充電により複数の三角波を発生する発振回路において、
基準となる三角波を生成するとともに、該基準となる三角波を生成する第１のコンデンサが放電動作であるか充電動作であるかを示すコンデンサ状態信号を出力する第１の三角波発振回路と、
前記コンデンサ状態信号の変化に同期して前記第１のコンデンサとは異なる第２のコンデンサを放電動作または充電動作に切り替えて三角波を発生させるＮ（Ｎは自然数）個の第２の三角波発振回路と、
を備え、
前記第２の三角波発振回路は、
前記第２のコンデンサの両端の電圧と所定の第２の上限電圧値とを比較して、前記第２のコンデンサの両端の電圧が前記第２の上限電圧値に達した場合、前記第２のコンデンサを充電動作から放電動作に切り替える第３の比較器と、
前記第２のコンデンサの両端の電圧と所定の第２の下限電圧値とを比較して、前記第２のコンデンサの両端の電圧が第２の下限電圧値まで低下した場合、前記第２のコンデンサを放電動作から充電動作に切り替える第４の比較器と、
をさらに備えることを特徴とする発振回路。 - 前記第２の三角波発振回路は、
前記第１のコンデンサが放電動作の場合、前記第２のコンデンサを充電し、前記第１のコンデンサが充電動作の場合、前記第２のコンデンサを放電することを特徴とする請求項１または２に記載の発振回路。 - 前記第２の三角波発振回路は、
前記第１のコンデンサが放電動作の場合、前記第２のコンデンサを放電し、前記第１のコンデンサが充電動作の場合、前記第２のコンデンサを充電することを特徴とする請求項１または２に記載の発振回路。 - 前記第２の三角波発振回路は、
前記コンデンサ状態信号をカウントするＭ（Ｍは自然数）段のカウンタ、
をさらに備え、
前記カウンタの出力により前記第２のコンデンサの充電動作および放電動作を切り替えること、
を特徴とする請求項１または２に記載の発振回路。
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