JPH0441627Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、パルス発生回路に関し、特に極性及
び振幅の異なるパルスが得られるパルス発生回路
に関する。

（従来の技術とその問題点） 第５図は従来のパルス発生回路の一例を示し、
図中、１は可変抵抗器等にて制御される可変電圧
源である。この可変電圧源１の出力側にはスイツ
チング回路２が接続され、スイツチング回路２と
基準電圧源４との間には抵抗３が直列的に接続さ
れている。

かかる構成のパルス発生回路において、基準電
圧源４より抵抗３にバイアス電圧V₁を印加し、
スイツチング回路２を外部のパルス信号Psの入
力でON，OFF制御すると、可変電圧源１より抵
抗３にパルス状の電流が供給される。従つて、抵
抗３の一端に設けた出力端子５よりパルス電圧が
得られる。

第６図は従来の他のパルス発生回路を示し、抵
抗３の一端に可変利得制御回路６及び電圧−電流
変換回路７が直列的に接続されている。このパル
ス発生回路では、入力端子８より入力したパルス
電圧Pvを電圧−電流変換回路７にて直接的にパ
ルス電流に変換すると共に外部可変抵抗器９等の
調整で可変利得制御回路６を介してこのパルス電
流の利得を制御して抵抗３に供給している。従つ
て、同様に抵抗３の一端に設けた出力端子５より
パルス電圧が得られる。

ところで、上記第５図及び第６図に示す従来の
パルス発生回路では、第７図に示すように、基準
電圧源４のバイアス電圧V₁を基準にして一方向
（図面では正方向）にのみ振幅が変化するパルス
電圧Ｐが得られるだけである。このため、正・負
両極性のパルスを利用する電子機器等においては
極性の異なるパルスを出力する二種類のパルス発
生回路を組み込む必要があるので、回路構成が複
雑化して高価になつてしまう等の問題があつた。

そこで、両極性のパルスを出力するパルス発生
回路として第８図に示す構成のものが考えられ
る。即ち、このパルス発生回路は電圧−電流変換
回路７に接続されている第１のカレントミラー回
路１０と、このカレントミラー回路１０の各出力
側にそれぞれ接続されている加算回路１１及び直
流分の変動しないダブルバランス型の利得制御回
路１２と、加算回路１１の一方の出力と利得制御
回路１２の出力とにそれぞれ入力側が接続されて
いる第２のカレントミラー回路１３とを備え、加
算回路１１の他方の出力に抵抗３が接続されてい
る。

かかる構成のパルス発生回路において、パルス
電圧Pvを入力端子８に入力すると、電圧−電流
変換回路７がこのパルス電圧Pvをパルス電流Ip₁
に変換して出力するので、第１のカレントミラー
回路１０より同一レベルのパルス電流Ip₂，Ip₃が
出力される（Ip₁＝Ip₂＝Ip₃）。パルス電流Ip₃は外
部可変抵抗器９等の調整で利得制御回路１２を介
して利得が制御され、パルス電流Ip₄（＝nIp₃）と
して第２のカレントミラー回路１３に入力され
る。従つて、この第２のカレントミラー回路１３
には加算回路１１よりパルス電流Ip₄と同一レベ
ルのパルス電流Ip₅が入力され、しかもこのパル
ス電流Ip₅とパルス電流Ip₂とは極性が逆になつて
いるので、加算回路１１からはIp₂とIp₅の差分で
あるパルス電流Ip₆が出力される。

ところで、パルス電圧Pvの非入力時にはIp₂＝
Ip₅になるように設定し、かつその入力時にはIp₂
×２＝Ip₅maxになるように利得制御回路１２を
調整すると、パルス電圧Pvの非入力時にはパル
ス電流Ip₆は零であり、その入力時にはIp₂−Ip₅＞
０となり、加算回路１１より、例えば、矢印方向
のパルス電流Ip₆（正極とする）が抵抗３に供給さ
れる。従つて、出力端子５からは正のパルス電圧
が出力される。これに対して、例えば、パルス電
圧Pvの入力時にIp₅がIp₂以上に増加するように利
得制御回路１２を調整すると、その入力時には
Ip₂−Ip₅＜０となり、加算回路１１より矢印方向
とは逆方向のパルス電流Ip₆が抵抗３に供給され
る。従つて、抵抗３の電圧降下により出力端子５
からは負のパルス電圧が出力される。

尚、出力されるパルス電圧をV₀、基準電圧源
４のバイアス電圧をV₁、抵抗３の抵抗値をＲと
すると、このパルス電圧V₀は下記式のように示
すことができる。

V₀＝V₁＋Ｒ・Ip₆＝V₁＋Ｒ（Ip₂−Ip₅） ＝V₁＋Ｒ・Ip₁（１−ｎ） さて、第８図に示すパルス発生回路では第１及
び第２のカレントミラー回路１０，１３をそれぞ
れ逆極性のトランジスタにて構成せざるを得な
い。つまり、第１のカレントミラー回路１０を
npnトランジスタにて構成する場合には第２図の
カレントミラー回路１３をpnpトランジスタにて
構成しなければならない。しかし、pnpトランジ
スタは電流増幅率h_feやトランジシヨン周波数_T
等がnpnトランジスタよりも劣るため、パルス電
流にプレシユートやジツタ等が発生してしまう。
このため、パルス電流Ip₂とIp₅とが位相がずれた
り歪を有する状態で加算回路１１にて加算される
ので、出力されるパルス電圧V₀に波形歪等が発
生してしまう。

本考案はこのような点を解決するためになされ
たもので、極性の異なるパルス電圧を波形歪等を
生じさせることなく出力する構成のパルス発生回
路を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 第１図は本考案の構成を示すブロツク図であ
り、可変電圧源２０には第１及び第２の電圧−電
流変換回路２１，２２が並列的に接続されてい
る。可変電圧源２０は基準電圧Vs及び基準電圧
Vsより大きい設定電圧Vhと小さい設定電圧Vlを
出力する。

第１の電圧−電流変換回路２１は基準電圧Vs
の印加で出力電流Ioを出力し、又設定電圧Vhの
印加で比例的に増加する出力電流Lhを更に出力
する。

第２の電圧−電流変換回路２２は基準電圧Vs
の印加で同一レベルの出力電流Ioを出力し、又設
定電圧Vlの印加で比例的に増加する出力電流Ilを
更に出力する。

極性反転回路２３は第１の電圧−電流変換回路
２１の出力電流Io及びIhの極性を反転して極性反
転の出力電流Io′及びIh′を出力する。

基準電圧源２４にてバイアス電圧V₁の印加さ
れている負荷２５には、極性反転回路２３の出力
と第２の電圧−電流変換回路２２の出力とが加算
されて供給される。

負荷２５の両端に接続されているスイツチング
回路２６はパルス信号Psにてスイツチング動作
して負荷２５の両端を間欠的に短絡する。

（作用） 可変電圧源２０が基準電圧Vsを出力すると、
第１及び第２の電圧−電流変換回路２１，２２よ
り同一レベルの出力電流Ioが出力される。一方、
第１の電圧−電流変換回路２１の出力電流Ioは極
性反転回路２３により極性が反転されて極性の反
転した出力電流Io′となる。従つて、極性の異な
る同一レベルの出力電流IoとIo′とが加算される
ので、負荷２５に電流が供給されず、よつて、出
力端子２７からはパルス電圧が出力されることが
ない。

可変電圧源２０が設定電圧Vhを出力すると、
第１の電圧−電流変換回路２１よりレベルの大き
な出力電流Ihが出力される。この出力電流Ihは極
性反転回路２３により極性が反転されて出力電流
Ih′となる。一方、第２の電圧−電流変換回路２
２は設定電圧Vhの印加で出力電流Ioのレベルが
低下する。従つて、このレベルの低下した出力電
流Ioと出力電流Ih′とが加算され、負荷２５に矢
印方向とは逆方向（負極）に電流Ｉが供給され
る。この場合スイツチング回路２６がスイツチン
グ動作して負荷２５の両端の短絡を繰り返す。こ
の結果、出力端子２７からは、第２図に示すよう
に、負のパルス電圧P′が出力される。

可変電圧源２０が設定電圧Vlを出力すると、
第２の電圧−電流変換回路２２よりレベルの大き
な出力電流Ilが出力される。一方、第１の電圧−
電流変換回路２１は設定電圧Vlの印加で出力電
流Ioのレベルが低下し、この出力電流Ioが極性反
転回路２３にて極性が反転されてレベルの小さな
出力電流Io′となる。従つて。このレベルの低下
した出力電流Io′と出力電流Ilとが加算され、負荷
２５に矢印方向（正極）に電流Ｉが供給される。
よつて、スイツチング回路２６がスイツチング動
作を行うことにより、出力端子２７からは正のパ
ルス電圧Ｐ（第２図参照）が出力される。

第１図のブロツク図において、極性反転回路２
３を第２の電圧−電流変換回路２２に接続してそ
の出力電流の極性を反転させてもよい。

（考案の実施例） 以下、本考案の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。

本考案に係るパルス発生回路は、第３図に示す
ように、可変電圧源３０を備えている。この可変
電圧源３０は電源端子３５に接続されている可変
抵抗器３０ａを有し、その接続端子３０ｂには第
１の電圧−電流変換回路３１を構成しているpnp
トランジスタQ₅のベースが接続されている。こ
のトランジスタQ₅はエミツタが抵抗R₅を介して
電源端子３５に接続されているエミツタフオロア
構成を有し、このエミツタにnpnトランジスタQ₆
のベースが接続されている。トランジスタQ₆の
エミツタは抵抗R₆を介して接地されている。

トランジスタQ₆のコレクタには極性反転回路
３２を構成しているpnpトランジスタQ₇のコレク
タ及びベースが接続されている。このトランジス
タQ₇はエミツタが抵抗R₇を介して電源端子３５
に接続され、そのベースに他のpnpトランジスタ
Q₈のベースが接続されている。このトランジス
タQ₈のエミツタは抵抗R₈を介して電源端子３５
に接続されている。これらのトランジスタQ₇，
Q₈は同一特性を有して抵抗R₇，R₈と共にカレン
トミラー回路を構成している。

また、可変電圧源３０の接続端子３０ｂには第
２の電圧−電流変換回路３３を構成しているnpn
トランジスタQ₁のベースが接続されている。こ
のトランジスタQ₁はエミツタが抵抗R₁を介して
接地されているエミツタフオロア構成を有し、こ
のエミツタにpnpトランジスタQ₂のベースが接続
されている。このトランジスタQ₂のエミツタは
抵抗R₂を介して電源端子３５に接続され、その
コレクタにnpnトランジスタQ₃のコレクタ及びベ
ースが接続されている。このトランジスタQ₃の
エミツタは抵抗R₃を回して接地され、そのベー
スにnpnトランジスタQ₄のベースが接続されてい
る。このトランジスタQ₄はエミツタが抵抗R₄を
介して接地され、コレクタに上記極性反転回路３
２を構成しているトランジスタQ₈のコレクタが
接続されている。トランジスタQ₃，Q₄は同一特
性を有し、抵抗R₃，R₄と共にカレントミラー回
路を構成している。トランジスタQ₈とQ₄との接
続点には抵抗R₀から成る負荷３４の一端が接続
され、この負荷３４の他端には基準電圧源３６が
接続され、これにより負荷３４に所定のバイアス
電圧V₁が印加されている。負荷３４の両端には
スイツチング回路３７を構成しているnpnトラン
ジスタQ₉，Q₁₀の各エミツタ及びコレクタの接続
点が接続されており、これらトランジスタQ₉，
Q₁₀のベースは抵抗R₉，R₁₀を介して入力端子３
８に接続されている。従つて、入力端子３８に一
定電圧が印加されている場合には両トランジスタ
Q₉，Q₁₀がONすることから負荷３４の一端に設
けた出力端子３９はバイアス電圧V₁に保持され
る。これに対して、入力端子３８に負のパルス信
号Ps′が入力されると、両トランジスタQ₉，Q₁₀
がOFFとなることから負荷３４に電流Ioが供給
され、出力端子３９よりバイアス電圧V₁を基準
にしてパルス電圧Ｐ又はP′（第２図参照）が出力
される。

次に、本考案のパルス発生回路の動作を説明す
る。

可変電圧源３０の可変抵抗器３０ａを操作して
任意の電圧Vinを出力すると、第２の電圧−電流
変換回路３３において、トランジスタQ₁のベー
スにこの電圧Vinが印加されるので、このトラン
ジスタQ₁が動作してそのエミツタ電流によりト
ランジスタQ₂のベース電流が制御される。従つ
て、トランジスタQ₂のコレクタには次式で示す
電流I₁が流れる。

I₁＝（Vcc−Vin）／R₂ ……(1) 但し、Vccは電源端子３５加わる電源電圧であ
る。

この電流I₁はトランジスタQ₃に供給されるの
で、このトランジスタQ₃と共にカレントミラー
回路を構成しているトランジスタQ₄のコレクタ
には電流I₁と同一レベルの電流I₂がながれる。従
つて、この出力電流I₂は次式で示すことができ
る。

I₂＝I₁＝（Vcc−Vin）／R₂ ……(2) 但し、R₃＝R₄とする。

一方、可変電圧源３０の電圧Vinは第１の電圧
−電流変換回路３１のトランジスタQ₅のベース
にも印加されている。従つて、トランジスタQ₅
の動作によりトランジスタQ₆のベース電流が制
御されるので、このトランジスタQ₆のコレクタ
に電流I₃が流れる。この電流I₃は次式に示すこと
ができる。

I₃＝Vin／R₆ ……(3) この出力電流I₃は極性反転回路３２のトランジ
スタQ₇を介して出力されるので、このトランジ
スタQ₇と共にカレントミラー回路を構成してい
る他のトランジスタQ₈のコレクタには出力電流I₃
と同一レベルの極性反転回路I₄が流れる。従つ
て、この電流I₄は次式にて示すことができる。

I₄＝I₃＝Vin／R₆ ……(4) 但し、R₇＝R₄とする。

よつて、負荷３４側には出力電流I₂と極性の異
なる電流I₄が加算されて出力されるので、その出
力電流I₀は次式のようになる。

I₀＝I₄−I₂＝Vin／R₆−（Vcc−Vin）／R₂ ＝（R₂＋R₆）／R₂R₆｛Vin−R₆／（R₂＋R₆）×
Vcc｝ ……(5) 以上のことから、出力電流I₀が零となるために
はVin＝Vcc×R₆／（R₂＋R₆）＝V₀に設定すよば
よい。つまり、抵抗R₂，R₆の抵抗値と電源電圧
Vccに基づいて可変電圧源３０より基準電圧V₀
を出力すると、出力電流I₀は零になる。

さて、基準電圧V₀を選定した上で可変電圧源
３０にて基準電圧V₀よりレベルの大きな設定電
圧を印加すると、第１の電圧−電流変換回路３１
の出力電流I₃は増加して極性の反転した出力電流
I₄となり、又第２の電圧−電流変換回路３３の出
力電流I₂は減少するので、出力電流I₀が矢印方向
（正極）に出力される。また、基準電圧V₀よりレ
ベルの小さな設定電圧を印加すると、第１の電圧
−電流変換回路３１の出力電流I₀は減少して極性
の反転した出力電流I₄となり、又第２の電圧−電
流変換回路３３の出力電流I₂は増加するので、出
力電流I₀が逆方向（負極）に出力される。従つ
て、第４図に示すように、可変電圧源３０の設定
電圧を基準電圧V₀を中心として変化させること
により両極性の出力電流I₀が得られる。

一方、負荷３４（R₀）に正極の出力電流I₀が供
給された状態で、入力端子３８に一定電圧が印加
されていると、スイツチング回路３７の両トラン
ジスタQ₉，Q₁₀がONしているので、負荷３４の
両端が短絡され、出力端子３９がバイアス電圧
V₁に保持される。これに対して、入力端子３８
に負のパルス信号Ps′が入力され、両トランジス
タQ₉，Q₁₀がOFFに切り換わると、負荷３４に正
極の出力電流I₀が供給されるので、出力端子３９
より正極のパルス電圧Ｐ（第２図参照）が出力さ
れる。このパルス電圧Ｐは次式により示すことが
できる。

Ｐ＝V₀＋R₀I₀ ＝V₀＋R₀（R₂＋R₆）／R₂R₆｛Vin−R₆／（R₂＋
R₆）×Vcc｝ ……(6) また、負荷（R₀）に負極の出力電流I₀が供給さ
れた状態で入力端子３８に負のパルス信号Ps′が
入力されると、負荷４に負極の出力電流I₀が供給
されて当該負荷３４にて電圧降下が生じるので、
出力端子３９より負極のパルス電圧P′（第２図参
照）が出力される。このパルス電圧P′は次式によ
り示される。

P′＝V₀−R₀I₀ ……(7) このように、可変電圧源３０の所定の設定電圧
を非パルス状の出力電流I₄，I₂に変換し、これら
電流を加算して一定の正極又は負極の出力電流I₀
を常時負荷３４側に供給した状態で負荷３４の両
端をスイツチング回路３７にて間欠的に短絡する
と、立上り及び立下り時に波形歪等を有するパル
ス電流が負荷３４に供給されることがなくなるの
で、得られるパルス電圧Ｐ，P′に波形歪が生ずる
ことがない。

（考案の効果） 本考案によれば、可変電圧源より基準電圧より
レベルの大きい若しくは小さい設定電圧を印加し
て第１又は第２の電圧−電流変換回路の出力電流
を増加させ、かつ一方の出力電流に極性を反転さ
せた他方の出力電流を加算して得た正極又は負極
の出力電流を負荷に供給すると共に、この負荷の
両端をスイツチング回路にて間欠的に短絡するよ
うにしたので、負荷の一端より波形歪等の有しな
い正極又は負極のパルス電圧を任意のレベルで取
り出すことができる。従つて、いずれの極性で使
用する回路であつてもそのまま組み込んで正確に
動作させ得る上に極性を反転させて使用する電子
機器等であつてもその回路構成を複雑化すること
なく組み込んで正確に動作させ得るパルス発生回
路を提供することができる。また、集積化に適し
た回路構成を有しているので、電子機器等の小型
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の構成を示すブロツ
ク図とその出力波形図、第３図及び第４図は本考
案の一実施例に係るパルス発生回路の回路構成図
とその電圧−電流変換部の出力特性を示す図、第
５図及び第６図は従来のパルス発生回路の概略構
成図、第７図は第５図及び第６図のパルス発生回
路の出力波形図、第８図は他の従来のパルス発生
回路のブロツク図である。 ３０……可変電圧源、３１，３３……第１、第
２の電圧−電流変換回路、３２……極性反転回
路、３４……負荷、３５……電源端子、３６……
基準電圧源、３７……スイツチング回路、３８…
…入力端子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 可変電圧源と、該可変電圧源より基準電圧が印
   加された時点で所定レベルの電流を出力し、かつ
   前記基準電圧以上の設定電圧の印加で比例的に出
   力電流を増加させる第１の電圧−電流変換回路
   と、前記基準電圧が印加された時点で前記所定レ
   ベルの電流を出力し、かつ前記基準電圧以下の設
   定電圧の印加で比例的に出力電流を増加させる第
   ２の電圧−電流変換回路と、該第１及び第２の電
   圧−電流変換回路のいずれか一方の出力電流の極
   性を反転させる極性反転回路と、所定のバイアス
   電圧が印加されて前記反転及び非反転の出力電流
   が加算されて供給されるパルス発生用の負荷と、
   該負荷の両端の短絡を間欠的に繰り返すスイツチ
   ング手段とを備えることを特徴とするパルス発生
   回路。