JPH01320813A - 振幅制御台形波発生装置 - 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 本発明はパルス幅変調インバータ等の変調信号として、
立」−シ、立下りスロープと振幅を任意に可変可能な台
形波を供給できる振幅制御台形波発生装置に関するもの
である。

従来の技術 パルス幅変調インバータの変調信号として台形波を使用
すると正弦波に比べてインバータ出力基本波振幅値の直
流電源電圧に対する割合が大きくなり有利であることが
知られている。そこで台形波を発生させる手段として従
来の技術を第１３図にブロック図、第１４図、第１５図
に動作波形を示し以下図面を参照しながら説明する。第
１３図において１は三角波発生回路で、２は前記三角波
発生回路１で得られた三角波の振幅をクリップするクラ
ンプ回路で、３ばそのクリップするポイントを決定する
リミッタ電圧源である。上記のような構成で、第１４図
ａに示すように三角波の振幅一定でリミッタ電圧源３の
ＩＪ　ミッタ電圧をａ−１゜ＩＬ−２，ａ−３と変化さ
せれば出力は第１４図すに示すようにｂ−１，ｂ−２、
ｂ−３と台形波の振幅が変化し、また、第１５図ａに示
すようにリミッタ電圧が一定で三角波の振幅をａ−１，
ａ−２，２Ｌ−３と変化させれば出力は第１５図すに示
すようにｂ−１，ｂ−２、ｂ−３と台形波の立上り、立
下りが変化するようになっていた。

発明が解決しようとする課題 パルス幅変調インバータの変調信号として台形波を使用
する場合、波形相似形で振幅を可変する必要があるが、
上述した従来の構成で波形相似形６　・＼　７ で振幅可変するためには、リミッタ電圧と三角波の振幅
を正確に連動させる必要があり、非常に困難で、もしで
きたとしても複雑な回路で高価となり、また精度も良く
ない。

課題を解決するための手段 前記課題を解決するために本発明は、波形形成コンデン
サに直列および並列に接続された任意にオン、オフでき
任意の電流値が連動して可変できる第１および第２の電
流源と、上記波形形成コンデンサの電圧を検出する電圧
検出手段と、上記電圧検出手段の出力で動作を開始し、
第１の時期と第２の時期を発生する時間制御手段を具備
し、上記時間制御手段によって第１の電流源の動作終了
時期、第２の電流源の動作開始時期を制御し、上記波形
形成コンデンサの電圧レベルによって第２の電流源の動
作終了時期を制御する構成としたものである。

作用 前記構成により、電流源の電流値を連動で変化させれば
、得られる台形波は相似形で振幅可変を行うことができ
、かつ第１の時期を変化させることにより充電および放
電時間と非充放電時間の比を変化させ、立上り、立下り
スロープを任意に可変可能、すなわち矩形波１台形波、
三角波の波形を一つの簡単な回路構成で提供することが
できることになる。

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の一実施例における振幅制御台形波発生
装置のブロック構成を示すものである。

第１図において６は波形形成コンデンサである。

６は上記波形形成コンデンサ６に直列に接続され、任意
にオン、オフでき任意の電流値に設定できる第１の電流
源（以下充電用電流源とする）である。

アは上記波形形成コンデンサ６に並列に接続され、任意
にオン、オフでき任意の電流値に設定できる第２の電流
源（以下放電用電流源とする）である。

なお、充電用電流源６と放電用電流源７はその電流値が
制御信号１３によって連動して可変できるように構成さ
れている。４はコンパレータで入力端子４２は放電終了
時期設定用基準電圧源１４に接続し、入力端子４１は上
記波形形成コンデンサ５に接続し、上記放電終了時期設
定用基準電圧源１４の電圧（以下ｖＬとする）と上記波
形形成コンデンサ６の電圧（以下Ｖ。Ｍとする）の比較
出力を出力端子４３に得る。１０１はタイマー回路でＴ
ＲＩＧば」二記コンパレータ４の出力端子４３に接続さ
れ、ｏＵＴｌに第１の時期−０ＵＴ２に第２の時期全発
生し上記充放電用電流源６，７のオン、オフ制御を行う
。上記のように構成されたブロック図において以下第２
図の動作波形図を参照し説明する。第２図ａは前記タイ
マー回路１０１ＣＩＯＵＴ１、ｂば０ＵＴ２の波形を示
し、ＣＵｌ記Ｖ。Ｍの波形を示す。コンパレータ４の出
力によりｔ。でトリガされたタイマー回路１ｏ１は０Ｕ
Ｔ１に第２図ａの波形を発生させる。ｔｏにおいて０Ｕ
Ｔ１ばＬレベルと々り充電用電流源６の動作を開始させ
波形形成コンデンサ５に定電流で充電させるため、ｖＣ
Ｍは直線的に右上りに上昇し第１の時期ｔ１で０ＵＴ１
はＨレベルとなりその動作を終了させる。第１の時期ｔ
１を過ぎると充電も放電も行わないためＶ。Ｍは維持し
たまま平行移動する。次に、０ＵＴ２に第２図すの波形
を発生させる。第２の時期ｔ２において０ＵＴ２がＬレ
ベルとなり放電用電流源７の動作を開始させ、波形形成
コンデンサ６を定電流で放電させるため、”ＣＭは直線
的に右下りに下降する。ナしてＶ。ＭがｖＬのレベルに
達し、ｔ３のポイントになると上記コンパレータ４の出
力は再びタイマー回路１０１にトリガを与え０ＵＴ１を
Ｌ　、０ＵＴ２をＨレベルにし放電用電流源７の動作を
終了させ、かつタイマー全リセットさせｔｏにもどるた
め上記動作を繰り返し、ｖｏＭは連続して台形波を発生
する。

ｖｏＭは充電用電流源６の電流値と放電用電流源γの電
流値を連動で任意に可変するととにより第３図ａのａ−
１、ｆＬ−２，ａ−３に示すように台形波波形は相似形
で振幅可変を行うことができる。

捷だ、タイマー回路１０１の第１の時期を可変すること
により第３図すのｂ−１、ｂ−２、ｂ−３９・＼−２ に示すように台形波波形の立上り、立下りスロープを任
意に可変回部、すなわち矩形波から台形波。

三角波に至る波形を連続可変とすることができる。

また、本発明の台形波形成手段は、前述したように、立
上り部（充電部）ｕＬ＋　　ｉｏの時間、平坦部（非充
放電部）は１２−１．の時間、立下り部（放電部）の終
了時間はｖＬのレベルで行うため、立上り部、平坦部、
立下り部を全て時間で行う場合に比べて後者は前記光放
電電流源６，７の電流又ｉ’ｊｊ＋−ｔｏとｔ３−１２
と時間差にごくわずかでも差があれば、その差により第
４図ａ、ｂに示すように上記電流および時間の誤差が累
積され、台形波はシフトされ安定なレベルを保った波形
を得ることができないのに対し、前者Ｉ］本発明）は常
に安定したレベルを保った波形を簡単な回路構成で得る
ことができる。

第５図は時間制御手段として第１のタイマーと第２のタ
イマーを並列に配置し、コンノぐレータ４の出力によっ
てトリガされタイマー動作を開始し、第１のタイマーに
より第１の時期を得、第２のり１〇八。

イマーにより第２の時期を得、０ＵＴ１に第２図ａの波
形を得、０ＵＴ２に第２図すの波形を得たものである。

第６図は他の時間制御手段として第１のタイマーと第２
のタイマーを直列に配置し、コンパレータ４の出力によ
って上記第１のタイマーがトリガされ第１の時期を得、
上記第１の時期により上記第２のタイマーがトリガされ
第２の時期を得、０ＵＴ１［第２図ａＯ波形を得−０Ｕ
Ｔ２ｖｃ第２図すの波形を得たものである。

第７図は上述したブロック構成に前記充放電電流源６，
７と連動する第３の電流源１７を接続し、Ｌ記第３の電
流源１７の電流を流し電圧降下全発生させるインピーダ
ンス素子１８を接続し、上記インピーダンス素子１８に
発生する電圧が下降することを検出して動作するトラン
ジスタ１９を前記波形形成コンデンサ６に接続し、上記
充放電電流源６，７の電流がある設定値以下となったと
き、前記Ｖ。Ｍを放電することにより台形波の振幅を抑
制し、前記制御信号１３が微小信号となった場合１　１
　　、−、； の回路の誤動作を防止するものである。以下その動作を
第８図にＶ。Ｍの電圧波形を示し説明する。

上記制御信号１３の信号が微小となりそれに連動して上
記充放電電流源６，７の電流値が微小となると、”ＣＭ
の振幅は第８図のｂ−２に示すように小さくなる。上記
充放電電流源６，７の電流値が微小トなると前記コンパ
レータ４の入力端子４１に存在する入力バイアス電流が
無視できなくなり、その影響を犬きく受けることになる
。つまり前記波形形成コンデンサ１に入力バイアス電流
が流入する場合、ＶｏＭ（ｄ第８図のｂ−１に示すよう
に放電能力が打ち消されるため、右上りに上昇し、逆に
上記波形形成コンデンサ１から入力バイアス電流が流出
する場合、　ｖｌｌ、Ｍは第８図のｂ−３に示すように
充電能力が打ち消されるため、右下りに下降する。第８
図のｂ−１およびｂ−３に示すような波形をパルス幅変
調インバータの変調信号に使用すると正常な動作をしな
いばかりか、パルス幅変調インバータの出力段のパワー
トランジスタの横規を招く恐れがある。そこで上記入力
バイアス電流の電流値以上で上記振幅抑制を行うように
上記第３の電流源１７と第１．第２の電流源６，７の比
とインピーダンス素子１８のインピーダンスを設定して
おけば、上述したように回路の誤動作を防止できる。

第９図は本発明の一実施例における振幅制御台形波発生
装置の回路構成を具体的に示すものである。なお、第１
図と同一のものは同符号を付し、その構成の説明を省略
する。

第８図において１６は第２のコンパレータで入力端子６
１は時間制御コンデンサ１１に接続し、入力端子６２は
放電開始時期設定用基準電圧源２７に接続し、その比較
出力を出力端子６３に得る。

９は第１コンパレータで入力端子９１は上記時間制御コ
ンデンサ１１に接続し、入力端子９２は充電終了時期設
定用基準電源１０に接続し、その比較出力を出力端子９
３に得る。８は２つの入力端子、２つの出力端子を持つ
ＲＳフリップフロップで一方の入力端子８１には前記コ
ンパレータ４１３　、７ の出力端子４３が接続され、他方の入力端子８２には上
記コンパレータ１６の出力端子６３が接続されており、
出力端子８３は上記第１のコンパレータ９の出力端子９
３とともにＯＲ回路２６の入力端子６２．５１に接続さ
れ、そのＯＲ回路２５の出力端子６３の信号により上記
充電用電流源６をオン、オフ制御する。また上記ＲＳフ
リップフロップ８の出力端子８４は上記放電用電流源７
をオン、オフ制御する。上記時間制御コンデンサ１１ば
、抵抗１６１と電圧源１６２によって構成される光′Ｉ
Ｆ手段１６により充電され、スイッチ素子１２より構成
されるリセット手段により急速放電され、リセットされ
る時間制御回路を構成しており、上記スイッチ素子１２
は上記ＲＳフリップフロップ８の出力端子８３の信号に
よりオン、オフ制御されている。

上記のように構成された回路において以下第１０図ａ　
ｒｙ　ｈの動作波形図を参照し説明する。

ｔｏ以前において、コンパレータ４の入力条件は、入力
端子４１〈入力端子４２となっているた１４　・・　・ め上記コンパレータ４の出力端子４３　Ｕ　Ｌレベルと
なっている。そこでｔｏになるとＶ。Ｍが下降し、上記
コンパレータ４の入力条件は、入力端子４１〉入力端子
４２となるため出力端子４３は第１０図Ｃに示すように
Ｈレベルとなり上記出力端子４３の信号はＲＳフリップ
フロップ８０入力端子８１をセットする。すると、上記
ＲＳフリップフロップ８の出力端子８３は第１０図ｆに
示すようにＬレベルとなり、スイッチ素子１２をオフ状
態にするため、充電手段１６により時間制御コンデンサ
１１に電流が供給され、上記時間制御コンデンサ１１ｔ
／ｒＣ発生する電圧（以下Ｖ。、とする）は第１０図す
に示すように指数関数的に右上りに上昇する。またｔ。

において上記ＲＳフリップフロップ８の出力端子８４は
第１０図ｇに示すようにＨレベルとなり、放電用電流源
７をオフ状態とし、コンパレータ９の入力条件が入力端
子９１〈入力端子９２となっているため上記コンパレー
タ９の出力端子９３は第１０図りに示すようにＬレベル
となり、上記ＲＳフリップフロップ８の出力端子１５、
＼−７ ８３もＬレベルとなっているため、ＯＲ回路２６０入力
端子６１．６２（４２つともＬレベルである。

従って上記ＯＲ回路２５の出力端子５３は第１０図ｄに
示すようにＬレベルとなり、充電用電流源６をオン状態
とし、波形形成コンデンサ６に電流を供給し、ｖＣＭは
第１０１已に示すように直線的に右上りに上昇する。さ
らに上記Ｖ。Ｆが上昇し第１０図すに示すように充電終
了時期設定用基準電源１ｏの電圧（以下ｖｗとする）に
達するｔｌになると上記コンパレータ９の入力条件は入
力端子９１〉入力端子９２となるため、出力端子９３は
第１０図りに示すようにＨレベルとなり、上記ＯＲ回路
２５の出力端子５３も第１０図ｄに示すようにＨレベル
となり、上記充電用電流源６はオフ状態となり、上記波
形形成コンデンサ６への電流の供給を停止する。この時
上記ＲＳフリップフロップ８の状態は変化し々いため、
”ＣＭは第１０図ａに示すようにその電圧を維持したｉ
ｔ平行移動する。

さらに上記Ｖ。、が上昇し第１０図すに示すように放電
開始時期設定用基準電源２７の電圧（以下ｖＦとする）
に達するｔ２になると上記コンパレータ１６の入力条件
は入力端子６２〈入力端子６１となるため、第１０図ｅ
に示すように出力端子６３はＨレベルとなり、上記ＲＳ
フリップフロップ８の入力端子８２をリセットする。す
ると上記ＲＳフリップフロップ８は反転し、出力端子８
３は第１０図ｆに示すようにＨレベルとなり、上記スイ
ッチ素子１２をオンさせるため上記Ｖ。。

を第１０図すに示すように急速に放電させ時間制御コン
デンサ１１をリセットする。またｔ２において上記ＲＳ
フリップフロップ８の出力端子８４は第１０図ｇに示す
ようにＬレベルとなり、上記放電用電流源７をオン状態
とするため上記Ｖ。Ｍｋ第第１ス る。”ＣＭが放電を続は第１０１乙に示すようにｖＬ以
下となるｔ３になると上記コンパレータ４は再び上記Ｒ
Ｓフリップフロップ８をセットし、上記放電用電流源７
の動作を終了させるため上記動作を繰り返し、”ＣＭは
連続して台形波を発生す１　７　・＼−／ る。

前記第５図，第６図に示す実施例では時間制御手段とし
てタイマーを２つ有しているため、それぞれに時定数が
必要となり、部品点数が増加するとともに本発明の回路
をＩＣ化した場合そのＩＣのピン数が増加することにな
り、チップ面積の増大，外付部品の増加ｋｔねきコスト
が高くなる。

また台形波の周波数を波形一定で可変するには、上記２
つのタイマーの時定数を連動でその相対比を精度よく保
ちながら可変する必要があり、実現するのは非常に困難
である。ここに本発明の上述した第９図の実施例とすれ
ば、時間制御手段の時定数は１つでよく、部品点数を削
減でき、ＩＣ化した場合のピン数も削減することができ
るためコストが安くでき、１つの時定数を可変（充電手
段１５の抵抗を可変抵抗とする）することで波形−定で
簡単に台形波の周波数可変を行うことができる。

第１１図は本発明の他の実施例で、第７図に示す振幅抑
制手段に第９図の時間制御回路１０１を１　８　・＼−
７ 導入したものである。

第１２図，第１３図は前述した第９図の時間制御回路の
充電手段１５と時間制御コンデンサ１１とスイッチ素子
１２の部分の実施例を示したもので、第１４図，第１６
図にそれぞれ動作波形を示し、説明する。

第１２図の２１は時間制御コンデンサのリセット手段で
スイッチ素子１２と電源２１１で構成されており、第１
２図の２２は第９図の充電手段１６に対応する放電手段
で抵抗により構成されている。

上記スイッチ素子１２がオンならば上記時間制御コンデ
ンサ１１に電圧が印加されるためＶ。、は第１４図に示
すように急速に上昇する。次に上記スイッチ素子１２が
オフになれば時間制御コンデンサ１１は上記放電手段（
抵抗）２２を介して放電し、第１４図に示すように指数
関数的に右下りの波形となる。上記スイッチ素子１２０
オン、オフ制御を前記ＲＳフリッフリロソプ８の信号に
より行うことで第１４図に示すような連続した時間１９
　・・−・ 制御波形を得ることができる。

第１３図において１５は第９図の充電手段１５の代りに
設けられた充電手段で電流源１６３で構成されており、
上記電流源１５３は上＝ａ時間制御コンデンサ１１に直
列に接続され、上記スイッチ素子１２は、上記時間制御
コンデンサ１１に並列に接続されてており、上記スイッ
チ素子１２がオンならば上記時間制御コンデンサ１１に
電流が供給され、第１６図に示すようにＶＯＦは直線的
に右上りに上昇する。次に上記スイッチ素子１２がオン
になればＶＣＦは短絡されるため第１６図に示すように
急激に放電する。上記スイッチ素子１２のオン、オフ制
御を上記ＲＳフリップフロップ８の信号により行うこと
で第１５図に示すような連続した時間制御波形を得るこ
とができる。なお、上述した第１４図、第１５図に示す
時間制御波形と、ｖＬ、ＶＷのレベルを比較することに
より、前記した第９図の回路同様第１の時期、第２の時
期を得ることができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば ■　得られる出力波形は、相似形で立上り、立下り時間
と平たん部の時間の比が一定で振幅可変を行うことがで
きる。

■　出力波形の立上り、立下りスロープを任意に可変可
能、すなわち矩形波から台形波、三角波に至る波形を連
続可変することができ、かつその可変はｖｗの電圧を可
変するだけで容易に行うことができる。

■　放電終了時期を電圧で制御しているため、常に安定
した電圧レベルの出力波形を得ることができる。

■　時定数が１つで良く、部品点数が少なく、ＩＣ化し
た場合のピン数が少ないため、低コストが実現できる。

■　時定数が１つのため、周波数の可変が波形−定のま
捷で行うことができ、かつその可変は充放電手段である
抵抗１本で容易に可変できる。

■　制御信号が微小となったとき回路の誤動作を簡単な
回路で防止することができる。

２１　　・　７

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の振幅制御台形波発生装置の一実施例を
示すブロック図、第２図は第１図に示すブロック図の動
作を説明する波形図、第３図は第１図に示すブロックの
動作の変化を説明する波形図、第４図は波形形成の検出
手段として全て時期で行った場合の動作の変化を説明す
る波形図、第６図は第１図に示す時間制御手段の一構成
例を示すブロック図、第６図は第１図に示す時間制御手
段の他の構成例を示すブロック図、第７図は第１図に示
す一実施例の応用例を示すブロック図、第８図はその動
作を説明する波形図、第９図は本発明の一実施例を詳ａ
［示す回路図、第１０図は第９図に示す回路の動作を説
明する波形図、第１１図は第９図に示す一実施例の応用
例を示すブロック図、第１２図は時間制御回路の他の実
施例を示す回路図、第１３図は時間制御回路の他の実施
例を示す回路図、第１４図、第１６図はそれぞれ第１２
図、第１３図の動作波形図、第１６図は従来の台形波発
生装置の一例を示す回路図、第１７図。 ２２　、 第１８図は第１６図に示す回路の動作を説明する波形図
である。 ５・・・・・・波形形成コンデンサ、６・・・・・充電
用電流源、７・・・・・・放電用電流源、４・・・・・
・コンパレータ、２５・・・・・・ＯＲ回路、１６・・
・・・・コンパレータ、２７・・・・・・放電開始時期
設定用基準電源、８・・・・・・ＲＳフリップフロップ
、９・・・・・・コンパレータ、１０・・・・・・光電
終了時期設定用基準電源、１１・・・・・・時間制御コ
ンデンサ、１２・・・・・・スイッチ素子、１３・・・
・・・制御信号、１４・・・・・・放電終了時期設定用
基準電源、１５・・・・・・充電手段、１７・・・・・
・第３の電流源、１８・・・・・・インピーダンス素子
、１９・・・・・・トランジスタ、２１・・・・・・リ
セット手段、２２・・・・・・放電手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名派　
　　　　−− Ｉｉ　　　　　　　　　　　　　　心 碇 第５図 第６図 第７因 ｆｂ　　７ｔｌｉｚ　　ｔ３ 第１４図 九ｔｔｔｔ　ｔ３ 第１５図 第１６図 第１７図 ａマ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）波形形成コンデンサに直列および並列に接続され
   た電流源の動作を任意にオン、オフでき、電流源の電流
   値が任意に連動して可変できる第１および第２の電流源
   と、上記波形形成コンデンサの電圧を検出する電圧検出
   手段と、上記電圧検出手段の出力で動作を開始し、第１
   の時期と第２の時期を発生する時間制御手段を具備し、
   上記時間制御手段によって第１の電流源の動作終了時期
   、第２の電流源の動作開始時期を制御し、上記波形形成
   コンデンサの電圧レベルによって第２の電流源の動作終
   了時期を制御するように構成した振幅制御台形波発生装
   置。
2. （２）時間制御手段として充電または放電手段と時間制
   御コンデンサと上記時間制御コンデンサの電圧により第
   １の時期を検出する第１の電圧検出手段と、第２の時期
   を検出する第２の電圧検出手段と電圧検出手段および第
   ２の電圧検出手段によりトリガされるラッチ手段と、上
   記時間制御コンデンサをリセットするリセット手段を具
   備し、上記ラッチ手段の出力と上記第１の電圧検出手段
   の論理和または論理積を上記第１の時期の信号とし上記
   ラッチ手段の出力を第２の時期の信号とした請求項１記
   載の振幅制御台形波発生装置。
3. （３）２つの電流源と電流値が連動する第３の電流源を
   具備し、上記第３の電流源の電流値とインピーダンス素
   子により発生する電圧が降下することにより上記波形形
   成コンデンサに発生する台形波の振幅を抑制するように
   した請求項１記載の振幅制御台形波発生装置。
4. （４）充電または放電手段と時間制御コンデンサとこの
   時間制御コンデンサの電圧により第１の時期を検出する
   第１の電圧検出手段と第２の時期を検出する第２の電圧
   検出手段と波形形成コンデンサの電圧を検出する電圧検
   出手段および前記第２の電圧検出手段によりトリガされ
   るラッチ手段と上記時間制御コンデンサをリセットする
   リセット手段からなる時間制御手段を備え、前記波形形
   成コンデンサに発生する台形波の振幅を制御する手段と
   して、２つの電流源と電流値が連動する第３の電流源の
   電流値とインピーダンス素子により発生する電圧が降下
   することにより波形形成コンデンサに発生する台形波の
   振幅を制御するようにした請求項１記載の振幅制御台形
   波発生装置。