JPH05226981A - 可変長高精度パルス発生器 - Google Patents
可変長高精度パルス発生器Info
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- JPH05226981A JPH05226981A JP3058157A JP5815791A JPH05226981A JP H05226981 A JPH05226981 A JP H05226981A JP 3058157 A JP3058157 A JP 3058157A JP 5815791 A JP5815791 A JP 5815791A JP H05226981 A JPH05226981 A JP H05226981A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/01—Shaping pulses
- H03K5/04—Shaping pulses by increasing duration; by decreasing duration
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
- H03K7/08—Duration or width modulation ; Duty cycle modulation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Pulse Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 可変でありながら高精度のパルスを発生する
パルス発生器を提供する。 【構成】 複数の異なる値の定電流を発生する定電流源
(14)と、蓄えられた電荷に対応した電圧を出力する
電荷蓄積手段(18)と、入力信号に応じて切り換わる
とともに、前記定電流源によるランプ電圧発生のための
前記電荷蓄積手段への充電時間制御するゲート手段(2
0)と、前記ランプ電圧について第1のレベルを検出す
る第1の比較器(26)と、前記ランプ電圧について第
2のレベルを検出する第2の比較器(28)と、前記第
1、第2の比較器によって前記第1、第2のレベルが検
出される間であって前記入力信号が存在する間におい
て、出力パルスを発生する論理手段(30)とを具備す
る。
パルス発生器を提供する。 【構成】 複数の異なる値の定電流を発生する定電流源
(14)と、蓄えられた電荷に対応した電圧を出力する
電荷蓄積手段(18)と、入力信号に応じて切り換わる
とともに、前記定電流源によるランプ電圧発生のための
前記電荷蓄積手段への充電時間制御するゲート手段(2
0)と、前記ランプ電圧について第1のレベルを検出す
る第1の比較器(26)と、前記ランプ電圧について第
2のレベルを検出する第2の比較器(28)と、前記第
1、第2の比較器によって前記第1、第2のレベルが検
出される間であって前記入力信号が存在する間におい
て、出力パルスを発生する論理手段(30)とを具備す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、可変長高精度パルス
発生器に係り、詳しくは、そのパルス期間が定電流源か
ら得られるランプ電圧の関数であることを特徴する可変
長高精度パルス発生器に関する。
発生器に係り、詳しくは、そのパルス期間が定電流源か
ら得られるランプ電圧の関数であることを特徴する可変
長高精度パルス発生器に関する。
【0002】
【従来の技術】画像処理システムにおけるA/D変換の
ような高速処理においては、6ns程度の小さな積分用
ウインドウを得ることが要求される。このような高速A
/D変換処理は、電圧電流変換スイッチングシステムと
題され、本出願と同時に提出された継続中の出願に示さ
れている。この継続中の出願は、リチャード H マッ
クモロー ジュニア(Richard H.McMorrw Jr)およびハ
ンス ウイーダン(HansWeedon)によって発明され、本
出願と同じ承継人に承継されている。
ような高速処理においては、6ns程度の小さな積分用
ウインドウを得ることが要求される。このような高速A
/D変換処理は、電圧電流変換スイッチングシステムと
題され、本出願と同時に提出された継続中の出願に示さ
れている。この継続中の出願は、リチャード H マッ
クモロー ジュニア(Richard H.McMorrw Jr)およびハ
ンス ウイーダン(HansWeedon)によって発明され、本
出願と同じ承継人に承継されている。
【0003】上述の様な適用においては、ある短い時間
(1秒まで)を超える継続期間において、A/Dコンバ
ータのビット数に対応した精度でウインドウが一定であ
ることが必要である。例えば、10ビットのA/Dコン
バータにおいては、1秒あるいはそれ以下の時間のウイ
ンドウの継続期間は、1000分の1の精度で安定する
ことが必要である。したがって、6nsのウインドウに
おける許容誤差は、6psあるいはそれ以下である。現
在においては、この程度の精度は適当な長さの無終端
(無反射)ディレイラインケーブルを用いるパルス反射
技術によって達成されている。
(1秒まで)を超える継続期間において、A/Dコンバ
ータのビット数に対応した精度でウインドウが一定であ
ることが必要である。例えば、10ビットのA/Dコン
バータにおいては、1秒あるいはそれ以下の時間のウイ
ンドウの継続期間は、1000分の1の精度で安定する
ことが必要である。したがって、6nsのウインドウに
おける許容誤差は、6psあるいはそれ以下である。現
在においては、この程度の精度は適当な長さの無終端
(無反射)ディレイラインケーブルを用いるパルス反射
技術によって達成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この技術は調
整が困難であった。また、このシステムは異なるディレ
イ、すなわち、異なるパルス長を得るために長さの異な
るケーブル間で2つのスイッチを有している。
整が困難であった。また、このシステムは異なるディレ
イ、すなわち、異なるパルス長を得るために長さの異な
るケーブル間で2つのスイッチを有している。
【0005】A/D変換に用いられる積分期間を決定す
る発生パルスのためのウインドウが望ましい。
る発生パルスのためのウインドウが望ましい。
【0006】この発明の目的は、改良されたパルス発生
器を提供することであり、可変長のパルスを高精度に発
生することができるパルス発生器を提供することであ
る。
器を提供することであり、可変長のパルスを高精度に発
生することができるパルス発生器を提供することであ
る。
【0007】この発明の他の目的は、次の通りである。 高速であっても極めて安定しているパルス発生器を提
供することである。
供することである。
【0008】ナノセコンド(ns)以下の可変長高精
度パルスをピコセコンド(ps)の精度で発生すること
ができるパルス発生器を提供することである。
度パルスをピコセコンド(ps)の精度で発生すること
ができるパルス発生器を提供することである。
【0009】ナノセコンドのパルスレンジであって
も、その精度が1/1000であるパルス発生器を提供
することである。
も、その精度が1/1000であるパルス発生器を提供
することである。
【0010】精度誤差がパルス自体の長さ応じて変化
し、相対精度が実質的に一定を維持するパルス発生器を
提供することである。
し、相対精度が実質的に一定を維持するパルス発生器を
提供することである。
【0011】簡単で、ローコストで、信頼性の高い可
変長パルス発生器を提供することである。
変長パルス発生器を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は、複数の異な
る値の定電流を発生する定電流源と、蓄えられた電荷に
対応した電圧を出力する電荷蓄積手段と、入力信号に応
じて切り換わるとともに、前記定電流源によるランプ電
圧発生のための前記電荷蓄積手段への充電時間を制御す
るゲート手段と、前記ランプ電圧について第1のレベル
を検出する第1の比較器と、前記ランプ電圧について第
2のレベルを検出する第2の比較器と、前記第1、第2
の比較器によって前記第1、第2のレベルが検出される
間であって前記入力信号が存在する間において、出力パ
ルスを発生する論理手段とを具備することを特徴とす
る。
る値の定電流を発生する定電流源と、蓄えられた電荷に
対応した電圧を出力する電荷蓄積手段と、入力信号に応
じて切り換わるとともに、前記定電流源によるランプ電
圧発生のための前記電荷蓄積手段への充電時間を制御す
るゲート手段と、前記ランプ電圧について第1のレベル
を検出する第1の比較器と、前記ランプ電圧について第
2のレベルを検出する第2の比較器と、前記第1、第2
の比較器によって前記第1、第2のレベルが検出される
間であって前記入力信号が存在する間において、出力パ
ルスを発生する論理手段とを具備することを特徴とす
る。
【0013】好ましい実施態様においては、前記電荷蓄
積手段はコンデンサである。また、前記定電流源は、要
求されるパルス幅に応じた定電流値を選択するパルス幅
選択手段を有している。また、前記ゲート手段は、前記
電荷蓄積手段を交互に充放電可能にするために前記電荷
蓄積手段を接地点に短絡させる。前記各比較器は、検出
すべきレベルを決定する参照入力を有する。前記論理手
段はANDゲートである。
積手段はコンデンサである。また、前記定電流源は、要
求されるパルス幅に応じた定電流値を選択するパルス幅
選択手段を有している。また、前記ゲート手段は、前記
電荷蓄積手段を交互に充放電可能にするために前記電荷
蓄積手段を接地点に短絡させる。前記各比較器は、検出
すべきレベルを決定する参照入力を有する。前記論理手
段はANDゲートである。
【0014】
【作用】ランプ電圧を発生するためのコンデンサに供給
される一定電流のレベルに応じた傾きを有する前記ラン
プ電圧上の2つの異なる電圧を検出することによって決
定されるパルス期間において、入力信号に対応したパル
スを発生し、これにより、可変でありながら高精度のパ
ルスが発生される。
される一定電流のレベルに応じた傾きを有する前記ラン
プ電圧上の2つの異なる電圧を検出することによって決
定されるパルス期間において、入力信号に対応したパル
スを発生し、これにより、可変でありながら高精度のパ
ルスが発生される。
【0015】
【実施例】以下図面を参照してこの発明の実施例につい
て説明する。
て説明する。
【0016】図1は、この発明の一実施例である可変長
高精度パルス発生器の構成を示すブロック図であり、図
2は図1に示す回路各部の波形を示す波形図である。
高精度パルス発生器の構成を示すブロック図であり、図
2は図1に示す回路各部の波形を示す波形図である。
【0017】この発明は、定電流源を有した可変長高精
度パルス発生器を提供する。定電流源としては、例え
ば、オペアンプの固定化フィードバックを有したFET
などがあり、異なる値の複数の定電流を発生させる。定
電流の値としては、例えば、2,4,6,8,16mA
などである。定電流源は蓄電デバイスを充電する。蓄電
デバイスとしては出力電圧が蓄積された電荷に比例する
コンデンサなどがある。入力信号に対応したゲート手段
が、コンデンサへの充電時間を制御し、コンデンサはこ
の充電時間中にランプ電圧を発生する。入力電圧はパル
ス発生のために要求される何らかのクロック信号であ
り、そのパルスは、例えばA/D変換のためのウインド
ウを作るために使用される。ランプ(電圧)が上昇して
いる間は、一対の比較器は、発生すべきパルスの精密な
幅を決定するランプに沿って2つの異なる点を検出す
る。AND回路のような論理デバイスが2つの比較器の
検出結果および最終的に精密パルスを発生するための原
入力信号の関連に応答する。第1の比較器によるランプ
の検出はパルスを発生させ、第2の比較器によるランプ
の検出はパルスを停止させる。そして、パルスは、入力
パルスがある限りは、これら2つの検出の間において継
続する。すなわち、入力パルスは得るべきパルスより長
くなければならない。ランプ発生のコンデンサの放電か
ら欠陥を取り除くために、出力電圧もアンドがとられ
る。
度パルス発生器を提供する。定電流源としては、例え
ば、オペアンプの固定化フィードバックを有したFET
などがあり、異なる値の複数の定電流を発生させる。定
電流の値としては、例えば、2,4,6,8,16mA
などである。定電流源は蓄電デバイスを充電する。蓄電
デバイスとしては出力電圧が蓄積された電荷に比例する
コンデンサなどがある。入力信号に対応したゲート手段
が、コンデンサへの充電時間を制御し、コンデンサはこ
の充電時間中にランプ電圧を発生する。入力電圧はパル
ス発生のために要求される何らかのクロック信号であ
り、そのパルスは、例えばA/D変換のためのウインド
ウを作るために使用される。ランプ(電圧)が上昇して
いる間は、一対の比較器は、発生すべきパルスの精密な
幅を決定するランプに沿って2つの異なる点を検出す
る。AND回路のような論理デバイスが2つの比較器の
検出結果および最終的に精密パルスを発生するための原
入力信号の関連に応答する。第1の比較器によるランプ
の検出はパルスを発生させ、第2の比較器によるランプ
の検出はパルスを停止させる。そして、パルスは、入力
パルスがある限りは、これら2つの検出の間において継
続する。すなわち、入力パルスは得るべきパルスより長
くなければならない。ランプ発生のコンデンサの放電か
ら欠陥を取り除くために、出力電圧もアンドがとられ
る。
【0018】図1に示す可変長高精度パルス発生器10
は、その入力端子12においてクロック信号Vpを受け
る。定電流源14は、コンデンサ18のような電荷蓄積
デバイスに接続されている接続点16に定電流を与え
る。信号Vpがゲート20をオン状態にしてい間は、コ
ンデンサ18は接地点に短絡され、定電流源14からの
電流は、接続点16とスイッチ20を通って接地点に流
れる。一方、ゲート20がオープン状態のときは、接続
点16からの電流はコンデンサ18を通って接地点に流
れ、このコンデンサ18を充電する。定電流源14は異
なる値の定電流を発生することができ、それらの電流は
パルス幅セレクタ24の作用によって選択される。パル
ス幅セレクタ24は、単に定電流源14のゲインを変化
させるゲイン制御回路でよい。コンデンサ18の出力電
圧VRは、ランプ電圧であり、比較器26、28に供給
される。これら比較器26、28には比較電圧V1,V2
が各々供給されている。比較器26は、ランプ電圧VR
が比較電圧V1に達する点を検出し、それを示す出力W1
を発生する。比較器28はランプ電圧VRが比較電圧V1
より高い第2の比較電圧(スレショルドレベル)V2に
達したときに出力W2を発生する。ANDゲート30
は、出力W1とW2が入力され、さらに、信号Vpが入力
されるときは、電圧信号V0を発生する。
は、その入力端子12においてクロック信号Vpを受け
る。定電流源14は、コンデンサ18のような電荷蓄積
デバイスに接続されている接続点16に定電流を与え
る。信号Vpがゲート20をオン状態にしてい間は、コ
ンデンサ18は接地点に短絡され、定電流源14からの
電流は、接続点16とスイッチ20を通って接地点に流
れる。一方、ゲート20がオープン状態のときは、接続
点16からの電流はコンデンサ18を通って接地点に流
れ、このコンデンサ18を充電する。定電流源14は異
なる値の定電流を発生することができ、それらの電流は
パルス幅セレクタ24の作用によって選択される。パル
ス幅セレクタ24は、単に定電流源14のゲインを変化
させるゲイン制御回路でよい。コンデンサ18の出力電
圧VRは、ランプ電圧であり、比較器26、28に供給
される。これら比較器26、28には比較電圧V1,V2
が各々供給されている。比較器26は、ランプ電圧VR
が比較電圧V1に達する点を検出し、それを示す出力W1
を発生する。比較器28はランプ電圧VRが比較電圧V1
より高い第2の比較電圧(スレショルドレベル)V2に
達したときに出力W2を発生する。ANDゲート30
は、出力W1とW2が入力され、さらに、信号Vpが入力
されるときは、電圧信号V0を発生する。
【0019】パルス発生器10の動作は、図2に示す波
形を参照することにより、より詳細に理解することがで
きる。図2において、入力電圧VPは期間tのパルス5
0を有している。ランプ電圧VRは、点54から始まり
点56で終わる正の傾きのランプ52を有している。こ
の正の傾きは、電圧VPから形成されるのでその期間は
電圧VPと一致している。点56の先において、電圧VR
は、経路58に沿って減少する。比較器26によって発
生される電圧W1は、パルス60によって表され、ラン
プ52が比較電圧V1を横切る点62から始まり、電圧
VRの減少部分58が降下して再び比較電圧V1を横切る
点63で終わっている。同様に、比較器28の出力電圧
W2は、ランプ52が比較電圧V2を横切る点64から始
まって、電圧VRの減少部分が再び比較電圧52を横切
る点66で終わっており、これにより、パルス68が形
成されている。そして、ANDゲート30でこれら3つ
の電圧W1,W2,VPの論理積をとることにより、電圧W
1,W2,VPがすべてハイレベルとなている期間において
のみ出力パルス70(Vo´)が得られる。この回路に
よれば、高精度で極めて安定したパルス70が作成され
る。
形を参照することにより、より詳細に理解することがで
きる。図2において、入力電圧VPは期間tのパルス5
0を有している。ランプ電圧VRは、点54から始まり
点56で終わる正の傾きのランプ52を有している。こ
の正の傾きは、電圧VPから形成されるのでその期間は
電圧VPと一致している。点56の先において、電圧VR
は、経路58に沿って減少する。比較器26によって発
生される電圧W1は、パルス60によって表され、ラン
プ52が比較電圧V1を横切る点62から始まり、電圧
VRの減少部分58が降下して再び比較電圧V1を横切る
点63で終わっている。同様に、比較器28の出力電圧
W2は、ランプ52が比較電圧V2を横切る点64から始
まって、電圧VRの減少部分が再び比較電圧52を横切
る点66で終わっており、これにより、パルス68が形
成されている。そして、ANDゲート30でこれら3つ
の電圧W1,W2,VPの論理積をとることにより、電圧W
1,W2,VPがすべてハイレベルとなている期間において
のみ出力パルス70(Vo´)が得られる。この回路に
よれば、高精度で極めて安定したパルス70が作成され
る。
【0020】パルス70の長さを変化させることは図2
に示す波形を参照することによって理解できる。仮に、
パルス幅セレクタ24が調整されて定電流源14がより
大きな電流をコンデンサ18に与えたとすれば、電圧V
Rは非常に急峻なランプ部分52aを有し、例えば、ラ
ンプ52の正の傾きの2倍程度になる。この場合におい
て、ランプ52aはより早い点62aにおいて比較電圧
V1を遮り、経路58aは遅い点63aにおいて比較電
圧V1を遮り、これにより、電圧W1を構成するパルス6
0aを生成する。同様に、ランプ52aはランプ電圧V
R52と比較して、より早い点64aとより遅い点66
aにおいて比較電圧V2を横切る。これにより、パルス
68a(W2)が生成される。
に示す波形を参照することによって理解できる。仮に、
パルス幅セレクタ24が調整されて定電流源14がより
大きな電流をコンデンサ18に与えたとすれば、電圧V
Rは非常に急峻なランプ部分52aを有し、例えば、ラ
ンプ52の正の傾きの2倍程度になる。この場合におい
て、ランプ52aはより早い点62aにおいて比較電圧
V1を遮り、経路58aは遅い点63aにおいて比較電
圧V1を遮り、これにより、電圧W1を構成するパルス6
0aを生成する。同様に、ランプ52aはランプ電圧V
R52と比較して、より早い点64aとより遅い点66
aにおいて比較電圧V2を横切る。これにより、パルス
68a(W2)が生成される。
【0021】パルス60aと68aが電圧VPと結合さ
れると、最終パルス70a(Vo)はパルス70の約半
分のパルス幅あるいは期間を有して形成される。すなわ
ち、2倍の傾斜によってパルス幅が半分にされている。
この高精度パルスを達成しながらパルス幅を可変にする
技術は、さらに、付加的な利点をも達成する。すなわ
ち、精度誤差は、パルスの長さとともに同様に変化し、
相対精度を依然として実質上一定にする。これは、図2
に示される2つのランプ電圧52と52aを参照するこ
とで理解される。急峻なランプ52aはより小さな出力
パルス70aを作成しながらも、パルス長精度の相対誤
差は同じままである。なぜなら、点54からパルス70
aに関連する点62aまでの距離は、点54からより大
きなパルス60に関連する点62までの距離に比較して
相当に小さいからである。傾きが倍になってパルスが短
くなったことに従い、誤差期間は比例して1/2に減少
し、相対精度を同じにする。
れると、最終パルス70a(Vo)はパルス70の約半
分のパルス幅あるいは期間を有して形成される。すなわ
ち、2倍の傾斜によってパルス幅が半分にされている。
この高精度パルスを達成しながらパルス幅を可変にする
技術は、さらに、付加的な利点をも達成する。すなわ
ち、精度誤差は、パルスの長さとともに同様に変化し、
相対精度を依然として実質上一定にする。これは、図2
に示される2つのランプ電圧52と52aを参照するこ
とで理解される。急峻なランプ52aはより小さな出力
パルス70aを作成しながらも、パルス長精度の相対誤
差は同じままである。なぜなら、点54からパルス70
aに関連する点62aまでの距離は、点54からより大
きなパルス60に関連する点62までの距離に比較して
相当に小さいからである。傾きが倍になってパルスが短
くなったことに従い、誤差期間は比例して1/2に減少
し、相対精度を同じにする。
【0022】なお、極正を反対にすれば、構成要素30
に代えてORゲートを使用することもできる。また、こ
の発明に従って他の種々の変形例も可能である。
に代えてORゲートを使用することもできる。また、こ
の発明に従って他の種々の変形例も可能である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、可変長のパルスを高精度に発生することができる。
また、高速処理が可能になり、かつ、高速であっても極
めて安定しているパルスを発生することができる。さら
に、精度誤差がパルス自体の長さ応じて変化し、相対精
度が実質的に一定を維持し、簡単でローコストで信頼性
が高いという効果を奏することができる。
ば、可変長のパルスを高精度に発生することができる。
また、高速処理が可能になり、かつ、高速であっても極
めて安定しているパルスを発生することができる。さら
に、精度誤差がパルス自体の長さ応じて変化し、相対精
度が実質的に一定を維持し、簡単でローコストで信頼性
が高いという効果を奏することができる。
【図1】この発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図2】図1に示す回路各部の波形を示す波形図であ
る。
る。
10 可変長高精度パルス発生器10 14 定電流源 18 コンデンサ 20 ゲート 26 比較器 28 比較器 30 ANDゲート
フロントページの続き (72)発明者 ハンス ウィードン アメリカ合衆国・マサチューセッツ・ 01970・サレム・ダニエルズ・ストリー ト・コート・1エイ (72)発明者 エンリコ ドラッツア アメリカ合衆国・マサチューセッツ・ 02116・ボストン・マールボロ・ストリー ト・167
Claims (6)
- 【請求項1】 複数の異なる値の定電流を発生する定電
流源と、 蓄えられた電荷に対応した電圧を出力する電荷蓄積手段
と、 入力信号に応じて切り換わるとともに、前記定電流源に
よるランプ電圧発生のための前記電荷蓄積手段への充電
時間を制御するゲート手段と、 前記ランプ電圧について第1のレベルを検出する第1の
比較器と、 前記ランプ電圧について第2のレベルを検出する第2の
比較器と、 前記第1、第2の比較器によって前記第1、第2のレベ
ルが検出される間であって前記入力信号が存在する間に
おいて、出力パルスを発生する論理手段とを具備するこ
とを特徴とする可変長高精度パルス発生器。 - 【請求項2】 前記電荷蓄積手段は、コンデンサである
ことを特徴とする請求項1記載の可変長高精度パルス発
生器。 - 【請求項3】 前記定電流源は、要求されるパルス幅に
応じた定電流値を選択するパルス幅選択手段を有してい
ることを特徴とする請求項1記載の可変長高精度パルス
発生器。 - 【請求項4】 前記ゲート手段は、前記電荷蓄積手段を
交互に充放電可能にするために、前記電荷蓄積手段を接
地点に短絡させることを特徴とする請求項2記載の可変
長高精度パルス発生器。 - 【請求項5】 前記各比較器は、検出すべきレベルを決
定する参照入力を有することを特徴とする請求項1記載
の可変長高精度パルス発生器。 - 【請求項6】 前記論理手段はANDゲートであること
を特徴とする請求項1記載の可変長高精度パルス発生
器。
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