JPH02146811A - 正弦波信号可変遅延回路 - 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］ 本発明は、正弦波信号の可変遅延回路に関する。

［従来技術及び発明が解決しようとする課題］オシロス
コープの如き多くの試験機器では、マスク・クロックか
ら総てのタイミング情報を得ている。そのような・機器
において頻繁に使用されている極めて安定なマスク・ク
ロックの一例は、５ＡＷ（表面弾性波）発振器である。

このＳＡＷ発振器は、高周波の正弦波信号を発生出来る
。この発振器の出力信号の典型的な周波数は、５００Ｍ
Ｈｚである。

しかし、試験機器の入力信号として５００ＭＨｚ程度の
信号（即ち、ＳＡＷ発振器の出力と同程度の周波数）が
印加されることも起こり得る。このような場合、入力信
号がサンプル・ホールドされる所で、入力信号がＳＡＷ
発振器から出力されたクロック・パルスと同期すること
もあり得る。従って、入力信号がデータ入力パルスにロ
ックされる状態、即ち、同期状態にならないように、シ
ステム・クロックの位相を僅かに変化し得ると有利であ
る。

また、成る場合には、データを受けるサンプル・ホール
ド回路のサンプリング速度をシステム・クロックより高
速になるように増加することが望ましいこともある。し
かし、インタリーブ技術を利用しても、サンプリング速
度を丁度２倍（又は４倍）に出来るほど十分正確にシス
テム・クロックの位相を進めたり遅らせたりすることは
、極めて困難である。また、２チヤンネルのデジタイザ
に於いて、２チャンネル同時にサンプリングを行うよう
に２つのクロックを同期させる必要が生じるときもある
。しかし、ケーブルの長さが異なったり、信号伝播遅延
時間が異なる他の要因等により、各チャンネルにデータ
が達する時点が異なると、同時サンプリングは困難にな
る。この場合、一方のチャンネルのクロックの位相を進
めたり遅らせた′りしてサンプリングを同時に実行出来
れば、極めて有益である。

従来は、入力にＲＣ積分回路を有する比較増幅器を用い
ることにより、正弦波入力信号に応じて遅延クロック・
パルスを発生させていた。ＲＣ積分回路は、入力波形の
スロープ（傾斜）を変えて、比較器の出力が「高」から
「低」に変化する点を変える為の可変抵抗器を含んでい
た。この回路を設けたことにより、人力波形のスロープ
が平らになるにつれて、各サイクル中に比較器がトリガ
される時点が遅れるので、入力信号に対して出力パルス
の位相を遅らせることが出来る。しかし、このような回
路では、入力波形は、ジッタや高周波ノイズを含んでい
ることも多い。これにより、入力波形の立ち上がりや立
ち下がりが比較器の閾値に達する時点が不確定になる。

この結果、出力信号が一様でなくなったり、ノイズを含
んだりという問題が生じる。

従って、高周波ノイズやジッタに影響されることなく、
システム・クロックの位相に対して出力クロック・パル
スの位相をその１周期にわたり連続的に調整出来る可変
遅延回路の実現が待たれている。

本発明の目的は、極めて正確に低ノイズの所望遅延時間
を正弦波信号に与えることが可能な正弦波信号可変遅延
回路を提供することである。

本発明の他の目的は、正弦波のスロープを変化させるこ
となく、出力信号の位相を可変遅延出来る正弦波信号可
変遅延回路を提供することである。

本発明の他の目的は、使用者が選択した範囲にわたり連
続的に出力信号の位相を調整可能な正弦波信号可変遅延
回路を提供することである。

本発明の他の目的は、ＳＡＷ型発振器に好適な低シック
の正弦波信号可変遅延回路を提供することである。

本発明の他の目的は、サンプル・ホールド回路のインク
リーブ回路網に利用して、サンプリング周波数を正確に
整数倍するのに使用可能な正弦波信号変遅延回路を提供
することである。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明によれば
、正弦波入力信号に対して正弦波出力信号の位相を、使
用者の種々の要求を満たすべく、連続的に進めたり遅ら
せたり出来る正弦波信号可変遅延回路を提供している。

即ち、正弦波入力信号を第１及び第２信号路を介して受
ける加算手段が、２つの入力信号を加算して、所望の遅
延時間を有する正弦波信号を出力する。上記第１及び第
２信号路には、少なくとも一方に位相シフト手段が挿入
され、且つ、少なくとも一方に振幅制御手段が挿入され
る。この結果、加算手段により加算される２つの正弦波
信号は、互いに位相及び振幅が異なり、両者の位相差及
び振幅差に応じて、所望の遅延時間を有する正弦波信号
が加算手段より出力される。

好適実施例によれば、正弦波入力信号を受ける第１増幅
器が、入力信号に同期した正弦波電流信号を発生する。

上記正弦波入力信号に応じて、第２増幅器が入力信号に
対して９０度位相がずれた正弦波電流信号を発生する（
位相シフト手段）。

これら両増幅器には、夫々使用者が調整可能な制御信号
入力端を有する乗算器が接続されている。

各乗算器は、各正弦波電流入力信号の振幅を制御する振
幅制御手段として機能し、各乗算器の出力信号が加算さ
れて、最初の正弦波入力信号に対して位相がシフトされ
た正弦波信号が出力される。

本発明の第２の実施例に於いて、１対増幅器を差動的に
接続した第１増幅器対が正弦波入力信号を受け、１対の
正弦波電流信号を発生する。一方の出力信号は、入力信
号に同期しており、他方の出力信号は、入力信号に対し
１８０度位相がずれている。１対の増幅器を差動的に接
続した第２増幅器対が、正弦波クロック入力信号に対し
て９０度位相がずれた正弦波電流信号を発生する。乗算
器が電流信号の位相（＋９０度又は−９０度）及び振幅
を変化させた出力電流信号を発生する。乗算器の出力電
流は電圧に変換され、電流増幅器の夫々の出力端に接続
されたベース接地増幅器の出力電圧と加算される。従っ
て、乗算器の出力端に接続された加算用抵抗器から位相
が異なる２つの信号が得られる。これらの信号は、並列
接続された複数のサンプル・ホールド回路のインクリー
ブ・クロック・パルスとして利用出来る。これにより、
サンプリング周波数は実質的に正確に整数倍にすること
が出来る。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。

ＳＡＷ発振器（１０）が図示した正弦波信号を発生する
。この正弦波信号が２つの電流増幅器（１２）及び（１
４）に夫々供給される。発振器（１０）の出力信号に対
し、電流増幅器（１２）は、位相が同期した出力波形を
発生し、他方、電流増幅器（１４）は、位相が９０度だ
けずれた出力波形を発生する。増幅器（１２）及び（１
４）の出力信号は、夫々乗算器（１６）及び（１８）に
供給される。これら乗算器（１６）及び（１８）は、第
２人力として制御電流ｔｃｚ及びＩ　ＣＭを夫々受ける
。増幅器（１２）及び〈１４〉の出力は、乗算器（１６
）及び（１８）によって、第１図の乗算器のすぐ上の波
形に示されたように、制御電流１ｃｚｌびＩ。Ｈに応じ
て変化される。これら波形のうち破線の波形は、制御電
流ｒｃｚ及び■。に応じて乗算器（１６〉及び（１８）
が夫々発生する種々の出力波形の例を示している。これ
ら乗算器の出力は、加算器（２０）により加算され、第
１図の加算器（２０）のすぐ上に示した波形の如き出力
波形を発生する。便宜上、ＳＡＷ発振器（１０）の出力
信号に対し、４５度だけ位相をシフトした場合を仮定し
ている。この場合の制御電流Ｉｃｚ及びＩＣＮは、後述
する第３Ｄ図に示した波形となる。この時、乗算器（１
６）及び（１８）の出力波形は第１図の乗算器の上に夫
々実線で示した波形となり、加算器（２０）の出力波形
も第１図の加算器の上に示したような、４５度の位相シ
フトを有する波形となる。尚、第１図に於いて、２つの
乗算器を使用したが、加算器（２０）の２つの入力信号
の振幅を相対的に変化すれば、所望の遅延時間が得られ
るので、乗算器は何れか一方だけでも、良い。また、原
理的には、乗算器を使用せず、増幅器（４０）の利得を
可変しても良いが、可変増幅器で利得を変化した場合に
、特に高周波信号に対しては、入出力間の位相差が変化
して望ましくない。よって、乗算器を用い、制御電流信
号と正弦波信号を乗算して振幅を制御すれば、位相差を
一定に維持したまま振幅調整が可能となり、都合が良い
。

第２図は、第１図の実施例の詳細な回路図である。ＳＡ
Ｗ発振器（１０）の出力信号は、増幅器（１２）の差動
トランジスタ対Ｑ１　及びＱ２並びに増幅器（１４）の
差動トランジスタ対Ｑ３及びＱ４　に同時に供給される
。トランジスタ対Ｑ１及びＱ２　は抵抗器Ｒ１を介して
エミッタが相互接続され、トランジスタＱ３　及びＱ４
　は、コンデンサＣ１を介してエミッタが相互接続され
ている。抵抗器Ｒ１により、トランジスタＱ１　及びＱ
２のコレクタにＳＡＷ発振器（工０）からの入力信号と
位相が同期した電流出力信号が発生する。しかし、コン
デンサＣＩ　により、トランジスタＱ３　及びＱ４のコ
レクタには、入力信号に対し位相が９０度シフトされた
電流出力信号が発生する。トランジスタＱｌ　のコレク
タは、トランジスタ対Ｑ５　及びＱ６のエミッタ間の共
通接続点に接続され、トランジスタＱ２　のコレクタは
、トランジスタＱ７　及びＱ８のエミッタ間の共通接続
点に接続されている。

端が接地されたダイオードＤ１　がトランジスタＱ６及
びＱ７のベースに接続され、一端が接地されたダイオー
ドＤ２がトランジスタＱ５及びＱ８のベースに接続され
ている。上述のトランジスタＱ５〜Ｑ８のベースは、定
電流源ＩＢ　に接続されている。制御電流源ＩＣＺは、
ダイオードＤＩ及びＤ２間に接続されており、電流ＩＣ
Ｅが大きい時には、トランジスタＱ６及びＱ７　のベー
スからトランジスタＱ５及びＱ８のベースへと電流が流
れる。第３Ａ図は、制御電流ＩＣＺの調整に応じた乗算
器（１６）の出力振幅の変化を表す位相図である。

乗算器（１８）は、乗算器（１６）と同様の構成であり
、制御電流１ｃ１１の調整に応じて、出力振幅が第３Ｂ
図の位相図に示すように変化する。乗算器（１６）及び
（１８）の出力電流１２０及び１１０は、破線で囲まれ
た加算器（２０）を構成する加算接続点（２２）及び（
２４）で加算される。この加算結果は、第３Ｃ図の位相
図に破線で示した電流！、で表される。

制御電流ＩＣＺ及び■。の値に応じて、加算器（２０）
の出力電流Ｉｔの位相は、ＳＡＷ発振器（１０）からの
入力電圧に対して非常に広い範囲で可変し得る。このよ
うな位相シフトの一応用例は、Ｓ　Ａ　Ｗ発振器（１０
）の出力の位相を振動させる為に、出力電流エアの位相
が人力に対し１８０度〜−１８０度の範囲でランダムに
変化させることである。従って、制御電流ＸＣＺ及びＩ
ＣＩ＋の値をランダムに変化させることにより、出力電
流Ｉ。

の位相をランダムにシフトさせることが出来る。

例えば、５００ＭＨｚのＳＡＷ発振器出力の位相を±１
ナノ秒だけシフトしたい場合、制御電流ＩＣＺ及びＩＣ
Ｎの値が乱数発生器により制御すれば、第３Ａ図及び第
３Ｂ図の位相図に示されたように、出力電流の位相は最
大限界値間で変動する。これにより、ＳＡＷ発振器（ｌ
Ｏ）の出力信号に対し、加算器（２０）の出力電流■、
の位相はランダムに進んだり遅れたりする。このような
位相振動する正弦波信号に応じてクロック信号を発生さ
せ、クロック信号の位相を変動させることにより、デー
タ信号が５００ＭＨｚの成分を有していても、クロック
信号がデータ信号に位相ロックされるのを防止すること
が出来る。

第４図は、本発明の第２の実施例を示すブロック図であ
る。ＳＡＷ発振器（３０）の出力信号は、増幅器（３２
）及び〈３４）に夫々供給される。

ＳＡＷ発振器（３０）の正弦波出力信号に対する増幅器
（３２）及び（３４）の位相シフト量は、夫々０度及び
−１８０度である。増幅器（３２）の出力端は加算器（
３６）に接続され、増幅器（３４）の出力端は、加算器
（３８）に接続されている。ＳＡＷ発振器（３０）の出
力端は、入力に対して９０度位相がシフトした出力を発
生する位相シフト増幅器（４０）にも接続している。位
相シフト増幅器（４０）の出力端はアナログ乗算器（４
２）に接続され、アナログ乗算器（４２）は、増幅器（
４０）からの入力信号の値を変化させる遅延制御電流人
力■。も受ける。乗算器（４２）の出力端は加算器（３
６）及び（３８）に接続している。従って、第４図の回
路からは、入力信号に対して位相が進んだ信号と遅れた
信号の２つの出力信号が得られる。第５Ａ図は、第４図
の回路の応用の一例を示すブロック図である。データ入
力線がＳ／Ｈ（サンプル・ホールド）回路（４４）及び
（４６）に夫々接続されている。Ｓ／８回路（４４）及
び（４６）は、ＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）（
４８）及び（５０）に夫々接続され、これらＡＤＣの出
力はメモ！ｊ（５２）に供給される。Ｓ／８回路（４４
）及び（４８）に供給されるクロック１及び２を発生す
る為に、第４図の回路の正弦波出力信号が利用される。

第５Ｂ図に示すように、遅延制御電流工　を調整するこ
とにより、従来通りパルス発生器（図示せず）から出力
されたクロック・パルスの位相を調整し、クロック１の
パルスとクロック２のパルス間で正確に５０％デユーテ
ィ・サイクルのインクリーブが行われるようにする。Ｓ
ＡＷ発振器（３０）の出力の周波数が５００ＭＨｚなら
ば、その出力信号の周期は２ナノ秒である。２つのクロ
ックの位相差が正確に１ナノ秒になるように制御電流Ｉ
Ｃを調整することにより、実効的に１ナノ秒の周期を有
するクロック・パルスを発生させることが出来る。これ
により、サンプリング周波数を効果的に２倍にすること
が出来る。

第６図は、第４図の回路の詳細な回路図である。

ＳＡＷ発振器の出力端が増幅器（３２）、（３４）及び
（４０）に夫々接続されている。増幅器（３２）は、差
動トランジスタ対Ｑ１５及びＱ１６で、両エミツタが抵
抗器Ｒ６を介して相互接続されている。

増幅器（３４）は、エミッタが抵抗器Ｒ７を介して相互
接続された差動トランジスタ対Ｑ１７及びＱ１８である
。増幅器（３２）から抵抗器Ｒ５及びＲ２に供給される
出力信号と増幅器（３４）から抵抗器Ｒ３及びＲ４に供
給される出力信号とを出力端で逆極性になるように接続
することにより、第４図の位相図で示したように、増幅
器（３２）及び（３４）の出力の０位相関係を固定し得
る。即ち、ＳＡＷ発振器（３０）の出力に対して、増幅
器（３２）の出力は同相（位相１）であり、増幅器（３
４）の出力は１８０度位相が遅れている（位相２）。エ
ミッタがコンデンサＣ２で相互接続されたトランジスタ
対Ｑ２１及びＱ２２を含む増幅器（４０）は、人力に対
し出力の位相を９０度シフトさせる。乗算器（４２）は
、エミッタ結合トランジスタ対Ｑ２３及びＱ２４並びに
Ｑ２５及びＱ２６を含んでいる。ダイオードＤ５及びＤ
６　は、第２図の乗算器に関して説明したのと同様に、
エミッタ結合トランジスタ対の夫々のベースに接続され
ている。制御電流１ｃ　は、第４図の位相図に示したよ
うに、増幅器（４０）の位相シフトされた出力の値を制
御する。ベース接地型の複数のトランジスタ対Ｑ２７及
びＱ２８、Ｑ２９及びＱ３０、並びにＱ３１及びＱ３２
が、増幅器（３２）　、（３４）及び（４０）の出力端
に夫々接続されており、これらの増幅器の負荷容量を補
償し、回路の高周波利得を維持する。これにより、回路
の周波数帯域が維持される。

上記ベース接地回路網により、増幅器（３２）、（３４
）・及び（４０）の電流出力がコレクタ負荷抵抗器Ｒ５
Ｒ２Ｒ３及びＲ４の加算接続点に供給される。ベース接
地トランジスタ対Ｑ３１及びＱ３２の出力端は、負荷抵
抗器Ｒ５、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４と乗算器（４２）とを絶
縁させる絶縁トランジスタＱ１９及びＱ２０に接続され
ている。

第１図及び第４図に於いて、加算回路の出力信号は、使
用者が調整した制御電流に応じて位相がシフトされる正
弦波信号であることが望ましい。

これらの正弦波信号が従来のパルス発生器に供給された
時、パルス発生器は、入力される正弦波信号の最も傾斜
が急な部分に応じて動作し得るので、上述したジッタの
問題は解消される。

以上本発明の好適実施例について説明したが、本発明は
ここに説明した実施例のみに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱する事なく必要に応じて種々の変形
及び変更を実施し得る事は当業者には明らかである。尚
、本明細書で用いた正弦波信号という用語は、余弦波信
号や２乗正弦波信号等も含むものと理解されたい。

［発明の効果］ 本発明によれば、正弦波入力信号を第１及び第２信号路
を介して加算手段で受け、この加算手段より所望遅延時
間を有する正弦波信号を出力させる。第１及び第２信号
路の少なくとも一方に位相シフト手段及び振幅制御手段
とを挿入し、加算手段に人力する２つの正弦波信号の振
幅及び位相を相対的に異なるものとすることにより、所
望遅延時間を調整し得る。よって、従来のように、正弦
波信号の傾斜を変化させることな（、極めて安定且つ高
精度に遅延時間を設定し得る正弦波信号可変遅延回路を
提供出来る。従って、本発明の可変遅延回路の遅延正弦
波信号を利用すれば、正弦波信号の最も傾斜が急な部分
に応じてクロック信号を発生させることが出来るので、
クロック信号の不安定なジッタの発生を解消し得る。そ
の上、正確に遅延時間が制御された複数のクロック信号
をインクリーブして実効サンプリング周波数を高める際
に容易に応用し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例のブロック図、第２図は
第１図の回路のより詳細な回路図、第３Ａ図〜第３Ｃ図
は第２図の回路の位相シフト動作を説明するための位相
図、第３Ｄ図は第２図の回路で使用される制御電流の位
相関係を示す波形図、第４図は本発明に係る他の実施例
のブロック図、第５Ａ図は第４図の回路の一応用例を示
すブロック図、第５Ｂ図は第５Ａ図の回路に於けるクロ
ック信号の位相関係を示す図、第６図は第４図の回路の
より詳細な回路図である。 （１４）　、 は位相シフ ト手段、（１ ６）、 （１８）、 （３６）、 は振幅制御手段、 は加算手段である。 （２０）、 代 理 人 松 隈 秀 盛 ＦＩＧ、　３　Ｄ ＦＩＧ、５Ａ ＦＩＧ、５Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 正弦波入力信号を第１及び第２信号路を介して受け、加
   算する加算手段と、 上記第１及び第２信号路の少なくとも一方に挿入された
   位相シフト手段と、 上記第１及び第２信号路の少なくとも一方に挿入された
   振幅制御手段とを具えることを特徴とする正弦波信号可
   変遅延回路。