JPH01152814A - 発振回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は発振回路、特にのこぎり波発生器の発振動作
を広範囲にわたり外部同期信号に同期きせることができ
るようにした発振回路に関する。

［従来の技術］ スイッチング・レギュレータ用のパルス輻制都回路は集
積回路として多数市販されている。これら集積回路の代
表的なものはＴＬ４９４型（メーカーによってはＭＢ３
７５９型、またはμＰＣ４９４型がある）である。

このＴＬ４９４型集積回路は、パルス幅制御のために自
励型のこぎり波発生器を内蔵している。この自励型のこ
ぎり波発生器を第３図に示す。

第３図において、集積回路１０は内蔵した基準電圧源か
らの基準電圧Ｖ　ＲＥＦにより各回路が動作する。

トランジスタ１２．１４及びダイオード接続されたトラ
ンジスタ１６は、端子１８を介して接続された外付は抵
抗器２０と共に電流ミラー回路として動作し、抵抗器２
０の値で決まる定電流をトランジスタ１４のコレクタか
ら出力する内部電流源となる。

この内部電流は、端子２２を介して外付はコンデンサ２
４を充電する。スイッチ素子であるトランジスタ２６は
コンデンサ２４に並列接続きれる。

トランジスタ２８及び３０はエミッタフォロア増幅器（
トランジスタ３０が負荷となる）を構成し、トランジス
タ３２〜４２及び抵抗器４４はシュミット回路を構成す
る（トランジスタ３２及び３４は比較器、トランジスタ
３６は定電流源、トランジスタ３８はバッファ、トラン
ジスタ４２は負荷として夫々作用する）。

トランジスタ４６及び４８はトランジスタ３０及び３６
にベースバイアスを供給する。よって、これらトランジ
スタ２８〜４２及び抵抗器４４がトランジスタ２６の制
御器となる。

なお、基準電圧ＶＲＥＦは端子５０にも供給きれる。

トランジスタ２６が非導通のときに電流ミラー回路１２
〜２０がコンデンサ２４を充電して、トランジスタ２８
のベース電圧が所定の高電圧ＶＨに達すると、制御器が
トランジスタ２６を導通させるので、コンデンサ２４は
放電をする。

しかし、この放電によりトランジスタ２８のベース電圧
が所定の低電圧ＶＬに達すると、制御器がトランジスタ
２６を非導通にするので、コンデンサ２４は再び充電を
行なう。以下、上述の動作を繰り返す。

よって、端子２２には第４図に示すごときのこぎり波が
発生する。こののこぎり波電圧は、集積回路内の比較器
等の利用回路に供給される。

なお、発振周波数は抵抗器２０及びコンデンサ２４の値
で決まる。

ところで、のこぎり波発生器は外部同期信号に同期させ
て使用することがあり、この場合の従来の外付は回路を
第５図に示す。

第５図において、集積回路１０の電流ミラー用の端子１
８及び接地間に外付は抵抗器２０及びＮＰＮトランジス
タ５２のコレクタ・エミッタ接合を接続する。

ＰＮＰ　トランジスタ５４のエミッタは基準電圧端子５
０に、ベースは抵抗器を介してトランジスタ５２のコレ
クタに、コレクタしよ抵抗器を介してトランジスタ５２
のベースに夫々接続する。

外付はコンデンサ２４は第３図の場合と同様に、集積回
路１０の端子２２及び接地間に接続する。

外部同期信号端子５６はダイオード５８を介してトラン
ジスタ５２のベースに接続すると共に、ざらにコンデン
サ６０を介して端子２２に接続する。

正方向のパルスである外部同期信号Ｂが端子５６に加わ
ると、トランジスタ５２は導通する。よって、抵抗器２
０が端子１８及び接地間に接続されたことになり、集積
回路１０内の端子２２からの出力電流はコンデンサ２４
を充電する。

トランジスタ５２のコレクタ電圧は低レベルになるので
トランジスタ５２のベースには高レベルの電圧が供給さ
れる。よって、外部同期信号の正レベル期間が終了して
も、トランジスタ５２は導通状態に維持され、発振状態
も維持される。

コンデンサ２４が充電されると、コンデンサ６０に電圧
が加わる。そして、トランジスタ５２は導通状態にクラ
ンプきれたままである。第３図の場合と同様に端子２２
の電圧Ｂが所定の高電圧ＶＨになると、トランジスタ２
６（第３図）が導通してコンデンサ２４は放電する。

よって、発振出力電圧Ｂが低電圧ＶＬまで降下すると、
トランジスタ２６が非導通となりコンデンサ２４の放電
が停止する。しかし、この電圧Ｂの降下がコンデンサ６
０を介してトランジスタ５２のベースに加わり、トラン
ジスタ５２を非導通にする。この非導通により抵抗器２
０が非接地となるので、集積回路１０内の電流ミラー回
路は定電流の発生を停止する。

また、トランジスタ５２のコレクタ電圧が高レベルにな
るので、トランジスタ５４も非導通となり、外部同期信
号Ａの次の正レベルまで、トランジスタ５２は非導通を
維持する。従って、発振出力電圧Ｂを外部同期信号Ａに
同期させることができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、第５図のように外付は回路を接続すれば、集
積回路１０内ののこぎり波発生器を利用した同期型発振
回路が得られる。

しかし、この形式の回路では抵抗器２ｏ及びコンデンサ
２４の値を選択して集積回路１０自体の発振周期を外部
同期信号の周期の８５％〜９５％に設定しなければなら
ない。

これは、例えば、集積回路１０自体の周期が外部同期信
号の周期の８５％未満になると、第６図に示すようにコ
ンデンサ２４が放電した後、一定期間経過してから、正
レベルの外部同期信号が端子５６に加わるため、第６図
に示すように連続したのこぎり波を得ることができなく
なる、また、集積回路自体の周期が外部同期信号の周期
と同じぐらいか、またはそれ以上になると外部同期信号
が正レベルになったときにまだコンデンサ２４を充電中
で放電していないため、集積回路１０は外部同期信号に
無関係に自励発振してしまう。このように外部同期信号
の周期または周波数を大幅に変更して使用すると、のこ
ぎり波の発振が外部同期信号に同期しなくなる。

従って、この発明の目的は外部同期信号の周波数（また
は周期）を大幅に変更して使用しても、この外部同期信
号に確実に同期したこぎり波を発生できる発振回路の提
供にある。

［問題点を解決するための手段］ この発明の発振回路は、所定の抵抗とコンデンサの値に
より発振周波数が設定されると共に第１の充放電経路に
より前記コンデンサの充放電を行なってのこぎり波信号
を出力する自励型のこぎり波発生器と、到来する外部同
期信号に応じて前記コンデンサの充放電を前記第１の充
放電経路から前記第２の充放電経路に切り換える充放電
経路選択手段と、前記外部同期信号に応じて前記第２の
充放電経路により前記コンデンサの充放電を行なっての
こぎり波信号を出力する外部同期型のこぎり波発生器と
から構成したことを特徴とする。

［作　用］ この発明によれば、第１の充放電経路を通じてコンデン
サの充放電を行なってのこぎり波信号を出力する自励型
のこぎり波発生器は、外部同期信号が供給されると、第
１の充放電経路を閉じてコンデンサの充放電動作を停止
し、代わりに外部同期信号に応じて第２の充放電経路が
動作して、このコンデンサの充放電動作を行なう。

すなわち、外部同期信号が供給きれたときはコンデンサ
の充放電の制御を、集積回路内の回路ではなく外付は回
路で制御するので、外部同期信号に対する同期追従範囲
を広くすることが可能となる。

特に、外部電流源の出力電流が外部同期信号の周期また
は周波数に応じて変化する（周期が長ければ出力電流が
減少し、周期が短かければ出力電流が増加する）ので、
同期追従範囲を非常に広くすることができる。

［実　施　例コ 以下、第１図及び第２図を参照してこの発明の好適な一
実施例を説明する。

第１図において、集積回路１０の内部回路は第３図と同
じである。

外付は抵抗器２０を集積回路１０の端子１８及び接地間
に接続する。

また、集積回路１０の基準電圧端子５ｏ及び端子１８間
にはＰＮＰ　トランジスタ７０のエミッタ・コレクタ接
合を接続する。外部同期端子５６は、ダイオード７２及
び抵抗器７４を介してＮＰＮ）−ランジスタフ６のベー
スに接続し、このトランジスタ７６のコレクタは抵抗器
を介してトランジスタ７０のベースに接続する。

トランジスタ７６のエミッタは接地し、このトランジス
タ７６のベース及び接地間にコンデンサ７８及び抵抗器
８０を接続する。

これらダイオード７２、抵抗器？４．８０．コンデンサ
７８は一種のピーク検波回路を構成し、バッファである
トランジスタ７６を介してこのピーク検波回路の出力信
号により、トランジスタ７０を制御する。これら素子７
０〜８０は充放電経路選択手段を構成する。

外付はコンデンサ２４は集積回路１０の端子２２及び接
地間に接続し、外部スイッチ手段であるＮＰＮトランジ
スタ８４のコレクタ・エミッタ接合をコンデンサ２４と
並列接続する。抵抗器８６とコンデンサ８８及びトラン
ジスタ８４のベース接地抵抗からなる微分回路を外部同
期信号端子５６及びトランジスタ８４のベース間に接続
する。

トランジスタ８４のコレクタ及びコンデンサ２４の共通
接続点をダイオード９０のアノードに接続し、コンデン
サ９２及び抵抗器９４の並列回路を介してこのダイオー
ド９０のカソードを接続する。

これら素子９０〜９４も一種のピーク検波回路を構成す
る。

集積回路１０の基準電圧端子５０からの電圧を、抵抗器
９６及び９８からなる分圧器で分圧し、基準電圧ＶＲＥ
Ｆの約１／２の基準電圧を得る。

演算増幅器である比較器１００は、その非反転入力端子
にダイオード９０のカソード電圧を受け、反転入力端子
に分圧器９６〜９８からの基準電圧を受ける。

この比較器１００の負帰還路には、動作を安定きせるた
め、抵抗器１０４及びコンデンサ１０２の並列回路を挿
入する。

比較器１００の出力端子は、抵抗器を介してＰＮＰ）−
ランジスタ１０６のベースに接続する。このトランジス
タ１０６のコレクタは、トランジスタ８４のコレクタに
接続し、エミッタには抵抗器１０８を介して定電圧＋Ｖ
ｃｃを供給する。

次に第２図の波形図を参照して第１図の発振回路の動作
を説明する。

まず、外部同期信号が端子５６に加わらない場合、トラ
ンジスタ８４のベース・エミッタ間は非導通を維持する
。

また、トランジスタ７６のベース・エミッタ間も非導通
である。よって、トランジスタ７０も非導通になる。

従って、抵抗器２０は端子１８及び接地間のみに接続さ
れていることになり、集積回路１０内の内部電流源（電
流ミラー回路）が動作する。

この内部電流源からの電流は、端子２２を介してコンデ
ンサ２４を充電する。

なお、比較器１００の反転入力端子の電圧は、集積回路
１０内の所定の高電圧ＶＨ（第４図参照）よりも低いこ
とに留意されたい。

トランジスタ８４は非導通なので、集積回路１０内のス
イッチ素子が導通する以前に、コンデンサ２４の端子電
圧は比較器１００の反転入力端子の電圧以上になる。コ
ンデンサ２４の端子電圧はダイオード９０を介してコン
デンサ９２を充電する。

よって、動作開始時にたとえトランジスタ１０６のベー
ス・エミッタ間が順バイアスであって、トランジスタ１
０６のコレクタからの電流がコンデンサ２４を充電した
としても、比較器１００の非反転入力端子の電圧が反転
入力端子の電圧以上となり、比較器１００の出力電圧は
トランジスタ１０６のベース・エミッタ間を逆バイアス
にし、このトランジスタ１０６を非導通にする。

よって、集積回路１０には抵抗器２０及びコンデンサ２
４のみが接続されているものと等価であり、第３図及び
第４図を参照して説明したのと同じ動作をする。

なお、コンデンサ９２の電圧は抵抗器９４を介して放電
するが、これら素子による時定数を適切に選択して、集
積回路１０の自励発振周波数及び外部同期信号の周波数
範囲（及びデユティ・レシオ）において、はぼコンデン
サ２４の端子電圧のピーク値がコンデンサ９２に充電で
きるようにする。

次に、外部同期信号Ａが端子５６に入力すると、外部同
期信号の正レベル部分がダイオード７２及び抵抗器７４
を介してコンデンサ７８を充電する。

抵抗器７４及びコンデンサ７８による充電時定数と、抵
抗器８０及びコンデンサ７８による放電時定数は、外部
同期信号の追従範囲を考慮して適切に選択しであるので
、外部同期信号が供給されている間、これら素子により
コンデンサ７８に外部同期信号のピーク値に応じた電圧
がコンデンサ７８に充電される。

よって、トランジスタ７６は導通するので、トランジス
タ７０も導通する。すると、集積回路１０内は、端子１
８及び５０が直結されたことになり、内部電流源はその
動作を停止する。

集積回路１０内の内部電流源が動作しないと、端子２２
からは電流がコンデンサ２４に供給されない。すると、
コンデンサ９２の端子電圧は、比較器１００の反転入力
端子の電圧よりも低くなるので、この比較器１００の出
力電圧がトランジスタ１０６のベース・エミッタ間を順
バイアスにする。よって、トランジスタ１０６のベース
電圧（比較器１００の出力電圧）、定電圧＋Ｖｃｃ及び
抵抗器１０８の値で決まる電流がコンデンサ２４を充電
する。

外部同期動作中が抵抗器８６とコンデンサ８８及びトラ
ンジスタ８４のベース接地抵抗で微分されると、その微
分信号Ｂの正方向パルスがトランジスタ８４を導通させ
る。トランジスタ８４が導通すると、コンデンサ２４が
放電する。トランジスタ８４は、微分１３号Ｂの正方向
パルスの短かい期間しか導通しないので、コンデンサ２
４は放電後直ちに充電を開始する。

以下、上述の動作を繰り返し、コンデンサ２４に繰り返
しのこぎり波電圧Ｃを発生する。

なお、回路定数を選択して、外部同期信号に同期しての
こぎり波を発生する際は、コンデンサ９２の端子電圧が
比較器１００の反転入力端子の電圧以下になるようにし
ている。

また、集積回路ｌｏ内の所定高電圧ＶＨは比較器１００
の反転入力端子の電圧よりも高いので、外部同期動作中
、集積回路内の制祁器は動作しない。

ところで、外部同期信号Ａの周期が長いと（周波数が低
いと）コンデンサ２４への充電期間が長くなり、コンデ
ンサ２４の端子電圧が高くなる。

よって、コンデンサ９２の端子電圧も高くなり、比較器
１００の出力電圧も高くなる。すると、トランジスタ１
０６のベース・エミッタ間の順バイアスが減少し、トラ
ンジスタ１０６のコレクタ電流も減少する。

従って、コンデンサ２４の充電速度が遅くなり、低周波
数の外部同期信号に対してものこぎり波電圧Ｃが充分同
期するようになる。

また、外部同期信号Ａの周期が短がいと（周波数が高い
と）、コンデンサ２４への充電期間が短か（なり、コン
デンサ２４の端子電圧が低くなる。

よって、コンデンサ９２の端子電圧も低くなり、比較器
１００の出力電圧も低くなる。すると、トランジスタ１
０６０ベース・エミッタ間の順バイアスが増加し、トラ
ンジスタ１０６のコレクタ電流も増加する。

従って、コンデンサ２４の充電速度が早くなり、高周波
数の外部同期信号に対してもこぎり波電圧Ｃが充分同期
するようになる。

上述は、この発明の好適な実施例のみについて説明した
が、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の変形変
更が可能である。

例えば、トランジスタ７０を除去し、端子１８及び抵抗
器２０の間にスイッチ素子を挿入し、このスイッチ素子
を外部同期信号が供給されたときのみ、非導通にして集
積回路１０内の内部電流源の動作を制御してもよい。

［発明の効果］ 上述のごとくこの発明によれば、集積回路内の第１の充
放電経路を通じてコンデンサの充放電を行なってのこぎ
り波信号を出力する自励型のこぎり波発生器は、外部同
期値が供給されると、集積回路内の第１の充放電経路を
閉じてコンデンサの充放電動作を停止し、代りに外部同
期信号に応じて集積回路に外付けして構成した第２の充
放電経路が動作して、このコンデンサの充放電動作が行
なわれる。

そして、外部電流源の出力電流は外部同期信号の周期（
周波数）に応じて調整されるので、広範囲の周波数の外
部同期信号に対して、同期した発振を行なえる。

例えば、外部同期信号周波数が２００％以上にわたって
変化してもこの発明の発振回路は、確実に同期した発振
をする。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好適な一実施例の回路図、第２図は
第１図の動作波形図、第３図はこの発明に用いる集積回
路の回路図、第４図は第３図の回路の発振出力信号の波
形図、第５図は従来の発振回路の回路図、第６図は第５
図の動作波形図である。 １０・・・第１の充放電経路及び自励型のこぎり波発生
器を含む集積 回路 ２０・・・外付は抵抗器 ２４・・・外付はコンデンサ ７０〜８０・・・充放電経路選択手段 １０６．２４．８４ ・・・第２の充放電経路 ２４．８４〜１０８ ・・・外部同期型のこぎり波発生器 特許出願人　日本ケミコン株式会社 第５図 ＠６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の抵抗とコンデンサの値により発振周波数が
   設定されると共に第１の充放電経路により前記コンデン
   サの充放電を行なってのこぎり波信号を出力する自励型
   のこぎり波発生器と、到来する外部同期信号に応じて前
   記コンデンサの充放電を前記第１の充放電経路から前記
   第２の充放電経路に切り換える充放電経路選択手段と、
   前記外部同期信号に応じて前記第２の充放電経路により
   前記コンデンサの充放電を行なってのこぎり波信号を出
   力する外部同期型のこぎり波発生器とを備えたことを特
   徴とする発振回路。