JPH04331502A - Ｃｏｓ波形発生回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＯＳ波形発生回路に
関する。一般に、アナログ回路では、矩形波、鋸歯状波
（のこぎり波ともいう）、ＳＩＮ波、ＣＯＳ波などとい
った様々な形の波形が使用される。ところで、いく種類
かの波形を併用する場合に、波形毎に発生回路を備えた
のでは不経済であることから、一の波形を元にして他の
波形を作り出すことが求められる。

【０００２】

【従来の技術】

第１の従来技術 例えば、鋸歯状波からＣＯＳ波を作り出すには、図４に
示すような７つのブロック１０〜１６からなる構成が考
えられる。ブロック１０は公知のＳＩＮ波発生回路であ
り、入力鋸歯状波（図５参照）に次式（１）の関数特性
を与えるものである。

【０００３】２ｘ／（１＋ｘ２）　　……（１）ここで
、各辺がそれぞれ「１＋ｘ２」「２ｘ」及び「１−ｘ２
」の長さを持つ直角三角形を考えると（図６参照）、こ
の三角形のＳＩＮθは、次式（２）で表される。

【０００４】ＳＩＮθ＝２ｘ／（１＋ｘ２）　　……（
２） 但し、−９０°≦θ≦９０° したがって、（１）式＝（２）式であるから、ブロック
１０の出力よりＳＩＮθが求められる。

【０００５】ブロック１１は、ブロック１０の出力波形
（図７（ａ）の関数波形｛２ｘ／（１＋ｘ２）｝）から
一次関数ａｘを減算して図７（ａ）の斜線部分を取り除
くもので、これにより、図７（ｂ）に示すようなＳＩＮ
波（ｙ）が生成される。

【０００６】ブロック１２〜１４では、上記のＳＩＮ波
（ｙ）を２乗した後、１−ｙ演算してその平方根を求め
、これにより、図８に示すような絶対値表現のＣＯＳ波
（｜ＣＯＳ｜）が生成される。

【０００７】そして、ブロック１５で、鋸歯状波の振幅
をレベル判定する等して｜ＣＯＳ｜の空間角（但し、π
／２［ｒａｄ］＝９０度、３／２π［ｒａｄ］＝２７０
度）を判定し、ブロック１６で、その空間角の間に存在
する波形（イ）の極性を反転することにより、必要なＣ
ＯＳ波形（図９参照）を作り出すことができる。 第２の従来技術 なお、このような方法以外にも、例えば４次関数回路を
用いることも可能である。すなわち、入力鋸歯状波に対
して、次式（３）に示す関数特性を与えると、ｇ＝−（
ｘ２−ａ２）（ｘ２−ｂ２）　　……（３）その関数波
形は図１０に示すようになる。この波形中の期間（ロ）
の部分を取り出すことにより、必要なＣＯＳ波を作り出
すことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来技術では、多数のブロック構成を必要として回路が
複雑化するといった問題点がある。また、第２の従来技
術でも、少なくとも２個の乗算器と３個の加算器が必要
となり、同様に回路が複雑化するといった問題点がある
。

【０００９】そこで、本発明は、回路構成を複雑化する
ことなく、鋸歯状波からＣＯＳ波を作り出すことを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためその原理図を図１に示すように、鋸歯状波の
繰返し時間から復帰時間を引いた時間を１周期とするＣ
ＯＳ波を発生するＣＯＳ波形発生回路であって、入力鋸
歯状波を前記１周期内に１つのピークをもつ三角波形に
変換する変換回路と、前記三角波形のセンターレベルと
変換回路の出力との差電圧に、所定の関数特性｛２ｘ／
（１＋ｘ２）｝を与える関数回路と、を備えることを特
徴とする。

【００１１】但し、前記関数式中のｘは、前記差電圧を
Ｖｄとし、三角波のセンターレベルからの最大値をＶｍ
ａｘとしたときに、Ｖｄ／Ｖｍａｘで与えられるものと
する。

【００１２】

【作用】本発明では、入力鋸歯状波Ｖｉｎの繰返し時間
から復帰時間を引いた時間内にこの時間の前・後半部分
で傾きの極性が反転する三角波が作られる。そして、そ
の三角波を元に対称的な２つの関数波形が生成され、こ
の２つの関数波形がつなげられてＣＯＳ波が表現される
。

【００１３】したがって、関数回路（前記第１の従来技
術のブロック１０に相当）と、変換回路とを備えるだけ
でよいから、回路構成が簡素化される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２、図３は本発明に係るＣＯＳ波形発生回路の
一実施例を示す図である。

【００１５】まず、構成を説明する。図２において、２
０は変換回路、３０は関数回路である。

【００１６】変換回路２０は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、
ダイオードＤ１、Ｄ２及びオペアンプＯＰ１からなる第
１増幅部２０Ａと、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びオ
ペアンプＯＰ２からなる第２増幅部２０Ｂとを備える。 これは、絶対値回路として公知である。

【００１７】第１増幅部２０Ａは、入力鋸歯状波Ｖｉｎ
（センターレベル：０Ｖ）が正電位期間にあるときに、
抵抗Ｒ１とＲ２の比で決まる増幅率（ここでは×１倍）
の反転増幅器として動作する一方、負電位期間にあると
きに、Ｄ１を導通させてボルテージフォロワーとして動
作する。このため、第１増幅部２０Ａの出力ＶＯ１には
、Ｖｉｎの正電位期間中、Ｖｉｎの反転波形（−Ｖｉｎ
）、つまりＶｉｎの負電位期間中、ＯＰ１の非反転入力
端子に印加されている電圧と等しい電圧、すなわち０Ｖ
が現れる。

【００１８】第２増幅部２０Ｂは、抵抗Ｒ４とＲ６の比
で決まる第１の増幅率Ａ１（ここでは×１倍）と、抵抗
Ｒ５とＲ６の比で決まる第２の増幅率Ａ２（ここでは×
２倍）を持つ反転増幅器であり、Ｖｉｎには第１の増幅
率Ａ１を、またＶＯ１には第２の増幅率Ａ２を適用する
。この第２の増幅器２２の出力Ｖａは、次式（４）で表
わされる。

【００１９】 　　　　　　Ｖａ＝−｛（Ｖｉｎ×Ａ１）＋（ＶＯ１×
Ａ２）｝　　……（４）この式（４）において、Ｖｉｎ
の正電位期間では、ＶＯ１すなわち−ＶｉｎがＡ２（×
２）倍されて、Ｖａ＝−Ｖｉｎとなり、一方、Ｖｉｎの
負電位期間では、ＶＯ１＝０で（Ｖｉｎ×Ａ１）の項が
生きるから、Ｖａ＝Ｖｉｎとなる。すなわち、Ｖｉｎの
正電位期間と負電位期間の双方が同一の電位方向（正電
位）に揃えられることになり、かかる回路動作は、入力
鋸歯状波Ｖｉｎの絶対値（｜Ｖｉｎ｜）を求めたことに
相当する。

【００２０】他方、関数回路３０は、基準電圧発生部３
１、レベルシフト部３２、及びＳＩＮ波発生部３３を備
える。なお、ＳＩＮ波発生部３３は、前記第１の従来技
術におけるブロック１０に相当する。

【００２１】基準電圧発生部３１は、入力鋸歯状波Ｖｉ
ｎの最大振幅の１／２に相当する大きさの基準電圧Ｖｒ
を発生するもので、例えば図示しない鋸歯状波発生回路
からの最大振幅設定電圧Ｖｔｈを、２つの抵抗Ｒ８、Ｒ
９によって１／２に分圧し、Ｖｒを発生する。

【００２２】レベルシフト部３２は、トランジスタＱ１
、抵抗Ｒ１０及び定電流源Ｉ１からなる第１のシフト部
３２Ａ、及び、トランジスタＱ２、抵抗Ｒ１１及び定電
流源Ｉ２からなる第２のシフト部３２Ｂを含み、これら
の第１及び第２のシフト部３２Ａ、３２Ｂは、Ｖａ及び
Ｖｒを高電位側電源Ｖｃｃと低電位側電源Ｖｅｅの間の
所定電位にレベルシフトして充分なマージンを与える。 以下、説明の簡単化のために、レベルシフト後であって
もＶａ、Ｖｒと呼称する。

【００２３】ＳＩＮ波発生部３３は、一対の差動トラン
ジスタＱ３、Ｑ４のエミッタを抵抗Ｒ１２によって接続
し、且つ、それぞれのエミッタを定電流源Ｉ３、Ｉ４に
接続すると共に、それぞれのコレクタをダイオードＤ３
、Ｄ４を介して負荷トランジスタＱ５、Ｑ６に接続する
差動回路３３Ａと、一対の出力トランジスタＱ７、Ｑ８
のエミッタを共通にして定電流源Ｉ５に接続すると共に
、それぞれのコレクタを負荷抵抗Ｒ１３、Ｒ１４に接続
する出力回路３３Ｂとを含む。

【００２４】２つの定電流源Ｉ３、Ｉ４は、共に等値の
定電流ｉ３、ｉ４を回路に与える。また残りの１つの定
電流源Ｉ５は定電流ｉ５を回路に与える。差動トランジ
スタＱ３、Ｑ４のコレクタ電流ｉＣ３、ｉＣ４は、それ
ぞれｉＣ３＝ｉ３＋Δｉ３、ｉＣ４＝ｉ４−Δｉ４で与
えられ、Δｉ３及びΔｉ４は、次式（５）によって求め
られる。

【００２５】Δｉ３＝Δｉ４＝ＶＡ／Ｒ１２……（５）
但し、ＶＡは変換回路２０からの三角波電圧Ｖａとその
三角波のセンターレベルに相当する電圧Ｖｒとの差電圧
である。また、一対の出力トランジスタＱ７、Ｑ８のコ
レクタ電流ｉＣ７、ｉＣ８は、それぞれｉＣ７＝ｉ７−
Δｉ７、ｉＣ８＝ｉ８＋Δｉ８で与えられ、一対の負荷
抵抗Ｒ１３、Ｒ１４から取り出される出力電圧Ｖｏｕｔ
は、前式（２）に示す関数｛２ｘ／（１＋ｘ２）｝に比
例して変化する。

【００２６】ここで、ｘはΔｉ３／ｉ３（またはΔｉ４
／ｉ４）で表される。ｘの範囲は、Ｖｉｎの振幅、ある
いはＲ１２の値によって、−１〜＋１の範囲となるよう
に設定する。これによって、ｘは、Ｖｉｎが最大あるい
は最小のときにｘ＝＋１、また、Ｖｉｎが０Ｖのときに
ｘ＝−１に対応する。

【００２７】今、ｘを−１とすると、前式（２）から、
ＳＩＮθ＝−１、すなわちθ＝−９０［ｄｅｇ］が得ら
れる。また、ｘを＋１とすると、ＳＩＮθ＝＋１、すな
わちθ＝＋９０［ｄｅｇ］が与えられる。

【００２８】このことは、ｘを−１から＋１の範囲に変
化させると、−９０［ｄｅｇ］〜＋９０［ｄｅｇ］のＳ
ＩＮ波が現れることを示している。したがって、Ｖｉｎ
の変化に伴い、ｘが＋１から−１へそして再び＋１へと
変化する過程で出力電圧Ｖｏｕｔに、０［ｄｅｇ］〜３
６０［ｄｅｇ］のＣＯＳ波を生成できる。

【００２９】以上述べたように、本実施例によれば、図
３に示すように、復帰時間がｔｒで繰返し時間から復帰
時間を引いた時間がｔｆの鋸歯状波Ｖｉｎを入力すると
、ｔｆ内に２つのピークを持つ対称１対の三角波Ｖａが
生成され、このＶａのセンターレベル（平均電圧）に相
当する基準電圧ＶｒとＶａとが所定の関数特性｛２ｘ／
（１＋ｘ２）｝を持つ関数回路３０に入力される。

【００３０】そして、関数回路３０で、Ｖｉｎの前半部
に対応して半サイクルの正弦波（ＣＯＳ波の０［ｄｅｇ
］〜１８０［ｄｅｇ］までに相当）が作られると共に、
Ｖｉｎの後半部に対応して残りの半サイクル（ＣＯＳ波
の１８０［ｄｅｇ］〜３６０［ｄｅｇ］までに相当）が
作られ、これらがつなぎ合わされて１サイクルのＣＯＳ
波が作られる。

【００３１】したがって、本実施例では、前記第１の従
来技術におけるブロック１０に相当する関数回路３０の
他に、入力鋸歯状波を三角波に変換するための回路（変
換回路２０）を備えるだけでよく、かかる回路は一般的
な絶対値変換回路で構成できるから、構成の大幅な簡素
化を図ることができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、入力鋸歯状波を三角波
形に変換した後、関数回路に通したので、回路構成を複
雑化することなく、ＣＯＳ波を作り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】一実施例の構成図である。

【図３】一実施例の波形図である。

【図４】従来例のブロック図である。

【図５】鋸歯状波の波形図である。

【図６】直角三角形を示す図である。

【図７】ＳＩＮ波の波形図である。

【図８】｜ＣＯＳ｜波の波形図である。

【図９】ＣＯＳ波の波形図である。

【図１０】他の従来例の波形図である。

【符号の説明】

２０：変換回路 ３０：関数回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋸歯状波の繰返し時間から復帰時間を引い
   た時間を１周期とするＣＯＳ波を発生するＣＯＳ波形発
   生回路であって、入力鋸歯状波を前記１周期内に１つの
   ピークをもつ三角波形に変換する変換回路と、前記三角
   波形のセンターレベルと変換回路の出力との差電圧に、
   所定の関数特性｛２ｘ／（１＋ｘ２）｝を与える関数回
   路と、を備えることを特徴とするＣＯＳ波形発生回路。 但し、前記関数式中のｘは、前記差電圧をＶｄとし、三
   角波のセンターレベルからの最大値をＶｍａｘとしたと
   きに、Ｖｄ／Ｖｍａｘで与えられるものとする。