JPH0522039A - 正弦波発振回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 固定遮断周波数のフィルタで高調波を除去
し、種々の所定周波数の正弦波を得る。また疑似正弦波
を得るためのクロックの作成を容易にする。 【構成】 所定周波数ｆｃの入力クロックを第１のフィ
ルタ部１０に通して同周波数ｆｃの正弦波を得、かつそ
の入力クロックを分周部１１で１／Ｎに分周するととも
に、この分周したクロックをＰＬＬ部１２でＭ倍とし、
このＭ／Ｎ・ｆｃ（＝ｆｓ）のクロックによりインパル
ス発生部１３でインパルスを発生する。サンプル／ホー
ルド部１４にてそのインパルスをサンプリングのモード
制御信号とし、上記第２のフィルタ部１０の出力擬似正
弦波をサンプリングし、かつホールドして周波数ｆｃ−
ｆｓの擬似正弦波に相当する階段状の信号を出力する。
この階段状の信号（擬似正弦波の信号）を固定遮断周波
数の第２のフィルタ部１５に通す。また上記Ｍ／Ｎを可
変し、種々周波数の正弦波を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＬＣＲメータ等で、
例えば測定に際して被測定体に印加するための正弦波の
信号を発生する正弦波発振回路に関するものである。

【０００２】

【従来例】従来、この種の正弦波発振回路としては、例
えば図４に示す構成のものがあり、入力クロックパルス
を分周するバイナリ回路を３個以上直列に接続した分周
部１と、各バイナリ回路の出力に基づいてウォルシュ
（ＷＡＬＳＨ）関数波を発生するウォルシュ変換マトリ
ックス回路の変換部２と、この変換部２の出力ウォルシ
ュ関数に対し、擬似正弦波を得るに必要な重み付けを行
なって合成する合成部３と、この合成部３の出力合成波
信号を波形整形して擬似正弦波にするとともに、その擬
似正弦波に含まれる高調波を除去するフィルタ部４とを
備えている。

【０００３】そして、周波数ｆの擬似正弦波を得る場
合、その８倍の周波数（８・ｆ）のクロックを上記分周
部１に入力すると、その分周部１および変換部２にてそ
の周波数（８・ｆ）のクロックに応じたウォルシュ関数
が発生される。

【０００４】すると、図５に示すように、上記合成部３
にてそのウォルシュ関数に振幅の重み付けがなされ、こ
れら重み付けされたウォルシュ関数が合成される。この
合成波信号を上記フィルタ部４に通すことにより、上記
周波数ｆの擬似正弦波の信号を得ることができる。

【０００５】この場合、上記合成部３の出力合成波信号
には低次の高調波が現れず、例えば擬似正弦波を８分割
とした場合、６次までの高調波が現れず、その低次の高
調波を抑圧することができるため、高次の高調波のみを
除去すればよいことから、後段のフィルタ部４の遮断周
波数を高く設定することができる。

【０００６】また、そのフィルタ部４の遮断周波数を高
くすることができるため、出力擬似正弦波信号の応答速
度およびそのフィルタ部４の位相特性の改善を図ること
ができる。なお、詳しくは、特開昭５３−１１７３６１
号公報を参照されたい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記正
弦波発振回路においては、出力擬似正弦波の周波数ｆに
対して、８・ｆの周波数のクロックを必要とすることか
ら、周波数可変の擬似正弦波を得ようとする場合、その
８倍の周波数のクロック、つまり高周波数のクロックを
作成しなければならず、またクロックの可変範囲が広く
なるため、そのクロックをＰＬＬ回路等で高精度に作成
することが難しいという問題点がある。

【０００８】また、出力擬似正弦波の周波数を可変する
場合、入力クロックの周波数を可変すればよいが、これ
に伴ってフィルタ部４の遮断周波数を変える必要があ
り、例えば異なる遮断周波数のフィルタを複数個用意し
なければならず、かつこれらフィルタを出力正弦波の周
波数に応じて切り替えなければならない。

【０００９】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は擬似正弦波を得るためのクロックを容
易に作成することができ、この擬似正弦波から正弦波を
得るフィルタの遮断周波数を固定とし、種々周波数の正
弦波を得ることができ、かつその正弦波に含まれる高調
波成分を除去することができるようにした正弦波発振回
路を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、所定周波数（ｆｃ）のクロックを波形
整形して同周波数の正弦波の信号とする第１のフィルタ
部と、上記周波数（ｆｃ）のクロックを１／Ｎに分周し
て出力する分周部と、この分周部の出力クロックをＭ倍
した周波数（Ｍ／Ｎ・ｆｃ＝ｆｓ）のクロックを出力す
るＰＬＬ部と、このＰＬＬ部の出力クロックの立ち上が
り、あるいはその立ち下がりのタイミングでインパルス
を発生するパルス発生部と、このパルス発生部の出力イ
ンパルスをサンプリングのモード制御信号とし、上記第
１のフィルタ部の出似正弦波をサンプリングし、かつホ
ールドして階段状の擬似正弦波の信号を出力するサンプ
ル／ホールド部と、このサンプル／ホールド部から出力
した擬似正弦波の波信号を波形整形して周波数ｆｃ−ｆ
ｓの正弦波の信号とするとともに、その正弦波に含まれ
る高調波を除去する固定遮断周波数の第２のフィルタ部
とを備えたことを要旨とする。

【００１１】

【作用】上記構成としたので、上記Ｍ／Ｎを変えること
により、上記パルス発生部の出力インパルスの周期が変
えられ、つまり上記サンプル／ホールド部における周波
数（ｆｃ）の正弦波のサンプリングタイミングがずらさ
れる。

【００１２】すると、そのサンプル／ホールド部から出
力される階段状の擬似正弦波の信号の周波数ｆｃ−ｆｓ
が変えられることから、この擬似正弦波の信号を上記第
２のフィルタ部に通すと、上記周波数ｆｃ−ｆｓの正弦
波が得られ、つまり種々周波数の正弦波を得ることがで
きる。

【００１３】このとき、所定周波数の擬似正弦波を得る
に際し、ＰＬＬ部で発生するクロックの周波数可変範囲
が小さくて済むことから、上記入力クロックの作成が容
易である。

【００１４】また、その擬似正弦波の信号が得る正弦波
を所定数に分割した形になっていることから、出力擬似
正弦波にはその分割数に応じて低次の高調波が現れず、
つまりその低次の高調波が抑えられる。

【００１５】さらに、上記得る正弦波には周波数２ｆｓ
−ｆｃ以上、つまりその正弦波の周波数より大きい値以
上の周波数の高調波しか現れないことから、上記第２の
フィルタ部の遮断周波数をその高調波の除去可能な高い
値に固定することができ、種々周波数の正弦波を得る
際、その固定遮断周波数の第２のフィルタ部にてその正
弦波に含まれる高調波を除去することができる。

【００１６】さらにまた、上記擬似正弦波の周波数の可
変範囲と比較して、上記Ｍ／Ｎの可変範囲が狭くてよい
ことから、上記出力正弦波の応答速度をより向上させる
ことができる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図１乃至図３に基
づいて説明する。図１において、この正弦波発振回路
は、所定周波数（ｆｃ）のクロックを波形整形して同周
波数の正弦波を得る第１のフィルタ部１０と、その周波
数（ｆｃ）のクロックを１／Ｎに分周する分周部１１
と、この分周した周波数（１／Ｎ）・ｆｃのクロックを
Ｍ倍するＰＬＬ部１２と、この周波数（Ｍ／Ｎ）・ｆｃ
（＝ｆｓ）のクロックにより、例えばそのクロックの立
ち上がりでインパルスを発生するインパルス発生部１３
と、このインパルスをサンプリングのモード制御信号と
し、上記第１のフィルタ部１０からの出力正弦波をサン
プリング・ホールドするサンプル／ホールド部１４と、
このサンプリング・ホールドした階段状の擬似正弦波の
信号（周波数ｆｃ−ｆｓ）を波形整形して正弦波とする
とともに、その正弦波に含まれる高調波を除去する固定
遮断周波数の第２のフィルタ部１５とを備えている。

【００１８】なお、上記Ｍ，Ｎは整数であり、得る正弦
波の周波数に応じて設定可能になっている。

【００１９】次に、上記構成の正弦波発振回路の動作を
図２および図３のタイムチャート図を参照して説明す
る。なお、上記周波数のｆｃとｆｓとの関係はｆｃ／２
＜ｆｓ＜ｆｃを満足しているものとする。

【００２０】まず、入力クロックの周波数（ｆｃ）が１
ＭＨｚであり、サンプング周波数ｆｓ（＝Ｍ／Ｎ・ｆ
ｃ）が９００ｋＨｚ乃至９９９ｋＨｚであり、つまりＭ
／Ｎが０．９乃至０．９９９であるものとする。

【００２１】そして、１ＭＨｚの周波数クロック（図２
（ａ）に示すクロック）が第１のフィルタ部１０および
分周部１１に入力されると、図２（ｂ）に示すように、
入力クロックの信号が第１のフィルタ部１０で波形整形
され、正弦波にされる。

【００２２】一方、（図２（ｃ）に示すように、分周部
１１およびＰＬＬ部１２にておいては、その入力クロッ
クがＭ／Ｎ倍されるが、この例の場合９００ｋＨｚ乃至
９９９ｋＨｚの何れかの周波数のクロックを得ることが
できる。

【００２３】例えばそのＭ／Ｎが０．９００であると、
図２（ｄ）に示すように、９００ｋＨｚのクロックによ
り、インパルス発生部１３からは９００ｋＨｚのクロッ
クの立ち上がりタイミングでインパルスが出力される。

【００２４】このインパルスがサンプル／ホールド部１
４のモード制御信号にされているため、上記第１のフィ
ルタ部１０にて波形整形された擬似正弦波（図２（ｂ）
に示す）がそのインパルスでサンプリングされ、かつホ
ールドされる。このサンプリング・ホールドにより、階
段状の信号が得られるが、この階段状の信号は擬似正弦
波に相当し、かつｆｃ−ｆｓ＝１ＭＨｚ−９００ｋＨｚ
＝１００ｋＨｚの周波数になる（図２（ｅ）の実線に示
す）。

【００２５】図３の拡大タイムチャート図を参照して詳
しく説明すると、入力クロックの周波数（ｆｃ）とＰＬ
Ｌ部１２の出力クロックの周波数（ｆｓ）とは上記Ｍ／
Ｎの値に応じて時間経過とともに僅かずつずれ（同図
（ａ）および（ｃ）に示す）、つまりそのＰＬＬ部１２
の出力クロックの立ち上がり（同図のａ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆ時点）と第１のフィルタ部１０の出力正弦波のゼ
ロクロス点とは時間経過とともにずれ、かつ徐々に大き
くなる（同図（ｂ）および（ｃ）に示す）。

【００２６】そこで、上記ＰＬＬ部１２の出力クロック
の立ち上がりでその第１のフィルタ部１０の出力正弦波
をサンプリング・ホールドすれば、同図（ｅ）の実線に
示すように、そのＰＬＬ部１２の出力クロックによるイ
ンパルスで所定数に分割した階段状の信号、つまり所定
周波数（ｆｃ−ｆｓ）の擬似正弦波の信号を得ることが
できる。

【００２７】したがって、上記９００ｋＨｚでサンプリ
ング・ホールドした階段状の信号（擬似正弦波の信号）
を第２のフィルタ部１５に通すことにより、１００ｋＨ
ｚの周波数（ｆｃ−ｆｓ）の正弦波を得ることができる
（図２（ｅ）の破線に示す）。

【００２８】また、上記Ｍ／Ｎを０．９９９に設定すれ
ば、第２のフィルタ部１５からは周波数ｆｃ−ｆｓ＝１
ＭＨｚ−９９９ｋＨｚ＝１ｋＨｚの擬似正弦波が出力さ
れることから、そのＭ／Ｎを可変し、上記インパルスの
周期を変えることにより、１ｋＨｚ乃至１００ｋＨｚの
高周波数の擬似正弦波を得ることができることになる。

【００２９】しかも、高周波数の擬似正弦波の信号を得
る際、１ＭＨｚの入力クロックについてはそれほど高精
度でなくともよく、第１のフィルタ部１０に通して正弦
波を得る際、その正弦波が歪まなければよく、その入力
クロックを容易に作成することができる。

【００３０】上記サンプリング・ホールドした擬似正弦
波の信号が正弦波を所定数に分割した形になっているこ
とから、例えばその正弦波の分割数が２０である場合、
その擬似正弦波の信号には従来同様、１９次までの高調
波は現れない。

【００３１】また、その高調波の最低周波数は２ｆｓ−
ｆｃ（実験式）で表すことができ、例えば入力クロック
の周波数を１ＭＨｚとし、１ｋＨｚ乃至１００ｋＨｚの
擬似正弦波を得ようとする場合、第２のフィルタ部１５
に通す前の擬似正弦波の信号には最低周波数８００ｋＨ
ｚ乃至９９８ｋＨｚ以上の高調波しか現れない。

【００３２】そこで、その８００ｋＨｚ以上の高調波を
除去すればよいことから、その擬似正弦波の信号を正弦
波に波形整形する第２のフィルタ部１５の遮断周波数を
擬似正弦波の周波数（１ｋＨｚ乃至１００ｋＨｚ）より
極めて高い値に固定することができ、つまり固定遮断周
波数のフィルタが１つでよく、第２のフィルタ部１５の
設計を容易にすることができる。

【００３３】また、１ｋＨｚ乃至１００ｋＨｚの擬似正
弦波を得る場合、ＰＬＬ部１２の出力クロックの周波数
を９００ｋＨｚ乃至９９９ｋＨｚの間で可変すればよ
く、つまり出力擬似正弦波の可変よりも、可変範囲が狭
いことから、その擬似正弦波の応答速度をより速くする
ことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の正弦波
発振回路によれば、所定周波数（ｆｃ）の入力クロック
を波形整形して正弦波とする第１のフィルタと、その入
力クロックによりＭ／Ｎ・ｆｃ（＝ｆｓ）の周波数のク
ロックを得る分周部およびＰＬＬ部と、このＰＬＬ部の
出力クロックの立ち上がりでインパルスを発生するイン
パルス発生部と、このインパルスをサンプリングのモー
ド制御信号とし、そのフィルタを通した正弦波をサンプ
リング・ホールドしてクロックの周波数をｆｃ−ｆｓの
正弦波に相当する階段状の信号（擬似正弦波の信号）を
出力するサンプル／ホールド部と、この擬似正弦波の信
号を波形整形して正弦波を出力し、かつその正弦波に含
まれる高調波を除去する第２のフィルタ部とを備え、上
記Ｍ／Ｎを可変することにより、周波数ｆｃ−ｆｓの擬
似正弦波を得るようにしたので、その擬似正弦波の信号
を第２のフィルタ部に通して正弦波を得、かつその正弦
波の周波数を可変するに際し、その擬似正弦波の信号が
得る正弦波を所定数に分割した形になっていることか
ら、その分割数に応じて低次の高調波を抑えることがで
き、またその階段状の信号には得る擬似正弦波の周波数
より高い周波数（２ｆｓ−ｆｃ）以上の高調波しか現れ
ないことから、第２のフィルタ部の遮断周波数を高い値
に固定することができ、これにより固定遮断周波数のフ
ィルタが１つで、その正弦波に含まれる高調波を除去す
ることができ、しかもその第２のフィルタ部の設計が容
易になるという効果がある。

【００３５】また、この発明によれば、周波数可変の擬
似正弦波を得る場合、入力クロックを第１のフィルタ部
に通して正弦波を得る際、その正弦波に歪が生じなけれ
ばよく、その入力クロックを作成が容易であり、かつＰ
ＬＬ部で発生するクロックの周波数可変範囲が小さくて
済むことから、そのクロックの作成が容易である。

【００３６】さらに、この発明によれば、出力擬似正弦
波の可変に際し、上記Ｍ／Ｎの可変範囲がその擬似正弦
波の可変範囲より狭くてよいことから、その擬似正弦波
の応答速度の向上をより図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す正弦波発振回路の概
略的ブロック図

【図２】図１に示す正弦波発振回路の動作を説明する概
略的タイムチャート図

【図３】図１に示す正弦波発振回路の動作を説明する概
略的拡大タイムチャート図

【図４】従来の正弦波発振回路の概略的ブロック図

【図５】図４に示す正弦波発振回路の動作を説明する概
略的波形図

【符号の説明】

１０ 第１のフィルタ部 １１ 分周部（１／Ｎ分周） １２ ＰＬＬ部（Ｍ倍） １３ インパルス発生部 １４ サンプル／ホールド部 １５ 第２のフィルタ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定周波数（ｆｃ）のクロックを波形整
   形して同周波数の正弦波の信号とする第１のフィルタ手
   段と、 前記周波数（ｆｃ）のクロックを１／Ｎに分周して出力
   する分周手段と、 該分周手段の出力クロックをＭ倍した周波数（Ｍ／Ｎ・
   ｆｃ＝ｆｓ）のクロックを出力するＰＬＬ手段と、 該ＰＬＬ手段の出力クロックの立ち上がり、あるいはそ
   の立ち下がりのタイミングでインパルスを発生するパル
   ス発生手段と、 該パルス発生手段の出力インパルスをサンプリングのモ
   ード制御信号とし、前記第１のフィルタ手段の出力正弦
   波をサンプリングし、かつホールドして階段状の擬似正
   弦波の信号を出力するサンプル／ホールド手段と、 該サンプル／ホールド手段から出力した擬似正弦波の信
   号を波形整形して周波数ｆｃ−ｆｓの正弦波の信号とす
   るとともに、その正弦波に含まれる高調波を除去する固
   定遮断周波数の第２のフィルタ手段とを備えたことを特
   徴とする正弦波発振回路。
2. 【請求項２】 前記Ｍ／Ｎを変えることにより、前記サ
   ンプル／ホールド手段のサンプリングの周波数を変え、
   そのサンプル／ホールド手段の出力擬似正弦波の信号を
   前記第２のフィルタ手段に通し、種々周波数ｆｃ−ｆｓ
   の正弦波を得るとともに、その正弦波に含まれる高調波
   を除去するようにした請求項１記載の正弦波発振回路。