JPH04373210A - 位相信号発生回路 - Google Patents

位相信号発生回路

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JPH04373210A
JPH04373210A JP3177409A JP17740991A JPH04373210A JP H04373210 A JPH04373210 A JP H04373210A JP 3177409 A JP3177409 A JP 3177409A JP 17740991 A JP17740991 A JP 17740991A JP H04373210 A JPH04373210 A JP H04373210A
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JP
Japan
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signal
phase
input
generation circuit
phase signal
Prior art date
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Application number
JP3177409A
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English (en)
Inventor
Kimimasa Maemura
公正 前村
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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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】この発明は位相信号発生回路に関
し、特にマスタースレーブ構成のフリップフロップを用
いたものに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の位相信号発生回路の一例を図10
に示す。図において、11,12はそれぞれマスタース
レーブフリップフロップを構成するマスター段とスレー
ブ段のフリップフロップを表わしている。またTは入力
信号を、REFは基準信号を、OUT1,OUT2は位
相信号の出力信号を示す。D1,D2はそれぞれの段の
フリップフロップのデータ入力端子を、D1B,D2B
はそれぞれの段のフリップフロップの反転データ入力端
子を、Q1,Q2はそれぞれの段のフリップフロップの
データ出力端子を示す。さらにQ1BはQ1の反転信号
,Q2BはQ2の反転信号を、T1,T2はそれぞれの
段のフリップフロップの同期信号入力端子を、R1,R
2はそれぞれの段でのフリップフロップの基準信号入力
端子を示す。
【0003】さらに図10において、データ出力端子Q
1とデータ入力端子D2,Q1の反転信号Q1Bと反転
データ入力端子D2B,Q2の反転信号Q2Bとデータ
入力端子D1,データ出力端子Q2と反転データ入力端
子D1Bがそれぞれ接続されている。また、同期信号入
力端子T1及び基準信号入力端子にR2には入力信号T
が接続され、基準信号入力端子R1及び同期信号入力端
子T2には基準信号REFが入力されている。
【0004】次に動作を図11を参照しつつ説明する。 図10の回路は全体としてマスタースレーブ構成のTタ
イプフリップフロップであり、その出力がデータ出力端
子Q2,及びQ1から得られる。この場合、図10の回
路は1/2周波数分周器となり、出力信号OUT2の周
波数は入力信号Tの周波数の1/2、即ち出力信号OU
T2の周期は入力信号Tの周期の2倍となる。
【0005】また、出力信号OUT1とOUT2の信号
は互いに入力信号Tのパルス幅だけ位相が異なった同一
周期の信号である。入力信号が正弦波で、そのオフセッ
ト電圧が基準信号と同一であれば、入力信号が基準信号
よりも高いパルス幅は、入力信号の2周期に対して1/
4である。即ち、出力信号OUT1とOUT2はその1
周期を360°とすれば互いに90°の位相差を有する
。このようにして0°と90°の2つの信号を得ること
のできる位相信号発生回路が実現できる。
【0006】さらに、この回路の動作について電界効果
型トランジスタ(以下、FETと略す)を用いて構成し
た位相信号発生回路をもとに簡単に説明する。図3はF
ETを用いて構成したマスタースレーブフリップフロッ
プによる1/2周波数分周回路の位相信号発生回路であ
る。図3において、J11〜J28はFET、R11〜
R22は抵抗、I1〜I6は定電流源、VDDは電源電
圧端子である。
【0007】この回路はFETによる電流切替型論理回
路により構成されている。入力信号Tの電圧が基準信号
REFの電圧よりも高い場合には、FETJ16を流れ
る電流がFETJ15を流れる電流よりも多くなり、回
路に“High” が入力されたことになる。一方、入
力信号Tの電圧が基準信号REFの電圧よりも低い場合
には、FETJ16を流れる電流がFETJ15を流れ
る電流よりも少なくなり、回路に“Low”が入力され
た状態となる。
【0008】このように電流切替型論理回路を用いた構
成では、回路の“High” 及び“Low”は、入力
信号Tと基準信号REFの2つの電圧を比較することで
行われる。 このために、該回路構成を用いて位相信号発生回路を構
成して互いに90°の位相差の信号を取り出すものにお
いては、基準信号REFとして、入力信号Tが基準信号
REFよりも高い期間(パルス幅と称す)と低い期間と
が同一となる電圧でなければならない。例えば、入力信
号Tが正弦波であれば、基準信号REFは入力信号Tの
オフセット電圧と一致しておかねばならない。
【0009】しかしながら、上述したようにこのマスタ
ースレーブフリップフロップは、FETによる電流切替
型論理回路により構成されており、入力信号Tの電圧が
基準信号REFの電圧よりも高い場合にはFETJ16
を流れる電流がJ15を流れる電流よりも多くなり、入
力信号Tとして“High” が入力された動作を行う
。また、入力信号Tの電圧が基準信号REFの電圧より
も低い場合には、FETJ16を流れる電流がFETJ
15を流れる電流よりも少なくなり、入力信号Tとして
“Low”が入力された動作を行う。このように、電流
切替型論理回路の“High”と“Low”の切替は入
力信号Tと基準信号REFとの2つの信号の電圧差で行
われる。従って、他の型の論理回路のように、回路を構
成するFETの特性の差異による大きな影響を受けるこ
とがない。
【0010】しかしながら、このことは、信号の“Hi
gh” と“Low”のみが重要であって、信号の立上
がりや立下がり、さらには位相状態等が問題とならない
通常の論理回路においてのみ言えることである。
【0011】位相信号発生回路では、この信号の立上が
り,立下がり、即ち位相状態が重要である。図4を用い
て詳述する。図4は電流切替型論理回路の基本となる論
理ゲートを示している。図4において、J1,J2はF
ET、R1,R2は抵抗、Tは入力信号、REFは基準
信号、Iは定電流源、VDDは電源電圧端子、/O1,
/O2は出力端子である。
【0012】まず、この回路の動作について述べる。F
ETJ1とJ2の特性が同一であれば、入力信号Tと基
準信号REFが同一のときには、FETJ1とJ2を流
れる電流が同一となり、抵抗R1,R2を流れる電流が
同一となって、これら抵抗R1,R2での電圧降下は同
一で、結果として出力端子/O1と/O2の電圧は同一
である。
【0013】一方、入力信号Tが基準信号REFよりも
電圧が高いと、FETJ1を流れる電流はFETJ2を
流れる電流よりも大きくなり、抵抗R1での電圧降下が
抵抗R2での電圧降下よりも大きくなり、出力端子/O
1の電圧が出力端子/O2の電圧よりも高くなる。また
、逆に入力信号Tが基準信号REFよりも低いときには
、FETJ1を流れる電流がFETJ2を流れる電流よ
りも少なくなり、出力端子/O1の電圧が出力端子/O
2の電圧よりも低くなる。図5(b) に示すように出
力端子/O1と/O2に現れる信号は、入力信号Tと基
準信号REFが交差する点で変化する。
【0014】また図5(a) は、回路に用いた素子の
バラツキにより位相誤差の原因となる電圧差ΔVが生じ
たことを示しており、この時の出力波形が図5(c) 
に示されている。詳述すると実際にはFETの製造プロ
セスにおいて、その製造バラツキによってFET素子の
特性にバラツキが生じる。例えば、FETJ1とJ2の
しきい値電圧Vth1 ,Vth2 がΔVだけ異なり
、Vth1 がVth2 に比べ、ΔVだけ低いとする
と、FETJ1とJ2のを流れる電流が同一となるのは
、入力信号TがΔVだけ高いときである。このために、
出力信号の切替は入力信号TがΔVだけ基準信号REF
より高いときに行われることとなる。
【0015】このような場合、図5(c) に示したよ
うに、入力信号Tのパルス幅がその周期の1/2であっ
たとしても、回路の動作は入力信号Tのパルス幅が異な
っている場合と同様な動作となってしまう。以上、論理
ゲートについて述べたが、これは論理ゲートを用いて構
成された回路でも同様なことが生じる。即ち、電流切替
型論理回路を用いて位相信号発生回路を構成すると位相
誤差が生じることとなる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】従来の位相信号発生回
路は以上のように構成されており、入力信号のパルス幅
はその周期の1/2でなければならなかった。
【0017】また、入力信号Tのパルス幅がその周期の
1/2であったとしても、回路を構成するFETに特性
の違いが生じると正確な位相信号を形成することができ
ないという問題点があった。
【0018】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、入力信号Tのパルス幅がその周
期の1/2でない場合でも正確に所定の位相信号を得る
ことができ、また回路を構成するFETの特性が所望値
と異なっていても正確に所定の位相信号を得ることがで
きる位相信号発生回路を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】この発明に係る位相信号
発生回路は、マスタースレーブフリップフロップ前段に
、入力信号の立上がり,立下がりを急峻にするパルス整
形手段を設けたものである。
【0020】また上記パルス整形手段を複数個設け、そ
れぞれに異なる基準電圧を印加し、入力信号の立上がり
,立下がりを急峻にするととに、そのパルス幅を変化さ
せるようにしたものである。
【0021】
【作用】この発明においては、マスタースレーブフリッ
プフロップ前段にパルス整形手段を設け、入力信号の立
上がり,立下がりを急峻にしたから、入力信号の遷移時
の時間が短縮される。
【0022】また、パルス整形手段複数個設け、それぞ
れに異なる基準電圧を印加し、入力信号の立上がり,立
下がりを急峻にするととに、そのパルス幅を変化させる
ようにしたから、入力信号のパルス幅に依存しない位相
信号を得ることができる。
【0023】
【実施例】以下、この発明の一実施例による位相信号発
生回路を図について説明する。図1において、図10と
同一符号は同一または相当部分を示し、21はマスター
段のフリップフロップ11の前段に設けられ、入力信号
Tを受け、これをマスター段のフリップフロップ11に
出力する入力バッファ回路(パルス整形手段)であり、
TBは入力バッファ回路21の出力信号である。また、
図2は図1の回路の動作を説明するための各端子での信
号波形を示す波形図である。
【0024】次に動作について説明する。ここでは説明
を簡略化するために、図4と同等の論理ゲート31の前
段に入力バッファ21を付加した図6に示す回路を用い
て図7を参照しつつ説明する。入力バッファ21にて信
号処理された入力信号T(図7(a) 参照)は出力信
号TB(図7(b) 参照)のようにパルスの立ち上が
り,立ち下がりが急峻となり遷移時間が短くなっている
。このため、論理ゲート31を構成するFETの特性に
ばらつきがあって、そのしきい値電圧にΔVの差があっ
ても図7(b) に示すように信号の立ち上がり,立ち
下がりが急峻になっているため、値電圧差ΔVによる位
相誤差が低減された信号(図7(c) 参照)が得られ
、従って論理ゲート31は入力信号Tのオフセット電圧
が基準信号REFと一致していなくても位相誤差の小さ
い信号を出力する。
【0025】以上、論理ゲートに入力バッファ回路21
を用いた場合の特性を示したが、これは電流切替型論理
回路を用いて位相信号発生回路を構成した場合にも同様
の効果を奏する。例えばフリップフロップ11の入力部
のFETのしきい値電圧Vthの差がΔVで、入力信号
Tが振幅Aの正弦波であれば、90°位相器の位相誤差
をθ°以内に抑えるためには、入力バッファ回路21の
小信号での電圧増幅率Gを、G=ΔV/Asin(θ×
2)      …(1)に設定すればよい。ただし電
圧増幅率Gが1以下となる場合はもちろん不要である。
【0026】このように本実施例によれば、入力バッフ
ァ回路21を設け、入力信号Tの立上がり,立下がりを
急峻にした信号TBをマスタースレーブフリップフロッ
プに入力するようにしたから、入力信号の遷移時の時間
が短縮され、入力信号Tのパルス幅がその周期の1/2
でない場合でも正確に所定の位相信号を得ることができ
、また回路を構成するFETの特性が所望値と異なって
いても正確に所定の位相信号を得ることができる。
【0027】なお、上記実施例ではフリップフロップ1
1の前段に入力バッファ回路21を付加して入力信号T
の立上がり,立下がりを急峻にすることで、回路を構成
する素子の特性バラツキを補償するようにしたが、基準
信号REFのレベルを変化させることによっても上記同
様の効果を得ることができる。
【0028】すなわち図12に示すように、フリップフ
ロップ11,12の出力信号OUT1,OUT2を位相
差比較回路13に入力し、ここで出力信号OUT1,O
UT2が予め設定された位相差であるか否かを検出し、
設定された位相差からずれがある場合、そのずれに応じ
た信号をフリップフロップの信号入力端子前段に設けた
レベルシフト回路に入力することで基準信号Tのレベル
を変化させて位相誤差を低減し、精度の向上を図ること
ができる。
【0029】さらに、上記実施例では入力信号の位相を
90°シフトするようにしたものについて説明したが、
入力バッファを多段接続して、その各々の基準信号RE
Fを変化させることにより、任意の位相を有する信号を
精度良く得ることもできる。以下詳述すると図8におい
て、図1と同一符号は同一または相当部分を示し、マス
ター段のフリップフロップ11前段には2つの入力バッ
ファ21,22が接続されており、これら入力バッファ
回路21,22には図9に示すような基準信号REF1
.REF2が入力されている。
【0030】次にこの回路の動作を図9の信号波形図を
もとに説明する。図9(a) に示すように、入力信号
Tの波形として遷移時間の長い波形を用い、まず、入力
バッファ回路21に入力される基準信号REF1の電圧
を変化させて入力信号のパルス幅を大幅に変化させた出
力信号TB1を得ることができる(図9(b) 参照)
。さらに後段の入力バッファ22によって基準信号RE
F2を変化させて図9(c) に示すようにパルス幅を
変化させた出力信号TB1を得る。さらに基準信号RE
F3を調整することで精度よく位相変化量φに対応する
パルス幅を有するパルス(図9(d) 参照)を得るこ
とができる。
【0031】このように遷移時間の長い入力信号Tを複
数の入力バッファ回路21,22を設け、異なる基準信
号REF1,REF2で整形して得られた出力信号TB
2を、位相信号発生回路を構成するフリップフロップ1
1,12に入力することで、0°<φ<180°の位相
信号を精度よく発生することができる。
【0032】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る位相信号
発生回路によれば、マスタースレーブフリップフロップ
前段にパルス整形手段を設け、入力信号の立上がり,立
下がりを急峻にしたから、入力信号の遷移時の時間が短
縮され、素子特性のバラツキによらず精度の良い位相信
号を得ることができるという効果がある。
【0033】またパルス整形手段を複数個設け、それぞ
れに異なる基準電圧を印加し、入力信号の立上がり,立
下がりを急峻にするととに、そのパルス幅を変化させる
ようにしたから、入力信号のパルス幅に依存しない任意
の位相信号を精度高く得ることができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による位相信号発生回路を示
す図。
【図2】本発明の一実施例による位相信号発生回路の動
作波形図。
【図3】本発明及び従来の位相信号発生回路を構成する
マスター・スレーブフリップフロップの回路図。
【図4】従来の位相信号発生回路の問題点を説明するた
めの電流切替型論理ゲートの回路図。
【図5】従来の位相信号発生回路の問題点を説明するた
めの電流切替型論理ゲートの動作波形図。
【図6】本発明の一実施例による位相信号発生回路の動
作原理を説明するための入力バッファ付論理ゲート回路
の回路図。
【図7】本発明の一実施例による位相信号発生回路の動
作原理を説明するための入力バッファ付論理ゲート回路
の動作波形図。
【図8】本発明の第3の実施例による位相信号発生回路
を示す図。
【図9】本発明の第3の実施例による位相信号発生回路
の動作波形図。
【図10】従来の位相信号発生回路を示す図。
【図11】従来の位相信号発生回路の動作波形図。
【図12】本発明の第2の実施例による位相信号発生回
路を示す図。
【符号の説明】
11        フリップフロップ(マスター段)
12        フリップフロップ(スレーブ段)
13        位相差比較回路 14        レベルシフト回路21,22  
入力バッファ回路 T          入力信号 OUT1,OUT2          位相信号発生
回路の出力端子 J11〜J21,J1,J2  電界効果型トランジス
タR1,R2,R11〜R22  抵抗

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  電界効果型トランジスタを用いて構成
    されたマスタースレーブフリップフロップを有し、基準
    信号及び入力信号を基にして信号処理を行い、複数の異
    なる位相信号を発生する位相信号発生回路において、上
    記マスタースレーブフリップフロップ前段に、上記入力
    信号の立上がり,立下がりを急峻にするパルス整形手段
    を設けたことを特徴とする位相信号発生回路。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の位相信号発生回路にお
    いて、上記位相信号を入力とし、位相信号の位相差を基
    準値と比較し、比較結果に応じた信号を出力する位相差
    比較手段と、該位相差比較手段出力を受け上記基準信号
    のレベルをシフトさせ、上記位相信号の位相差が基準値
    と一致するよう補正する基準信号レベルシフト手段とを
    設けたことを特徴とする位相信号発生回路。
  3. 【請求項3】  請求項1記載の位相信号発生回路にお
    いて、上記パルス整形手段を複数個設け、これをそれぞ
    れに異なる基準信号を入力して、入力信号の立上がり,
    立下がりを急峻にするとともに、そのパルス幅を変化さ
    せるようにしたことを特徴とする位相信号発生回路。
JP3177409A 1991-06-21 1991-06-21 位相信号発生回路 Pending JPH04373210A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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