JPH0846432A - 正弦波発生器 - Google Patents
正弦波発生器Info
- Publication number
- JPH0846432A JPH0846432A JP6194771A JP19477194A JPH0846432A JP H0846432 A JPH0846432 A JP H0846432A JP 6194771 A JP6194771 A JP 6194771A JP 19477194 A JP19477194 A JP 19477194A JP H0846432 A JPH0846432 A JP H0846432A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- variable
- output
- lpf
- sine wave
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 矩形波発生器から出力された矩形波は 制御
信号に応じて遮断周波数が制御可能な可変ＬＰＦ１２に
供給される。可変ＬＰＦの出力正弦波信号のピーク値
は、ピーク値検出器１８により検出される。可変電圧設
定器２０の出力電圧は、可変ＬＰＦの出力正弦波信号の
所望する振幅に等しい直流電圧に設定される。比較器２
２は、ピーク値検出器及び可変電圧設定器の出力電圧を
比較し、その比較結果を制御信号として可変ＬＰＦフィ
ルタに供給する。 【効果】 可変ＬＰＦの出力正弦波の振幅が可変電圧設
定器の出力電圧に等しくなるように制御され、矩形波信
号の高調波成分は、可変ＬＰＦにより殆ど除去されるの
で、正確な周波数及び所望の振幅を有する高周波数正弦
波を発生できる。
信号に応じて遮断周波数が制御可能な可変ＬＰＦ１２に
供給される。可変ＬＰＦの出力正弦波信号のピーク値
は、ピーク値検出器１８により検出される。可変電圧設
定器２０の出力電圧は、可変ＬＰＦの出力正弦波信号の
所望する振幅に等しい直流電圧に設定される。比較器２
２は、ピーク値検出器及び可変電圧設定器の出力電圧を
比較し、その比較結果を制御信号として可変ＬＰＦフィ
ルタに供給する。 【効果】 可変ＬＰＦの出力正弦波の振幅が可変電圧設
定器の出力電圧に等しくなるように制御され、矩形波信
号の高調波成分は、可変ＬＰＦにより殆ど除去されるの
で、正確な周波数及び所望の振幅を有する高周波数正弦
波を発生できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、正弦波発生器、特に高
周波数の正弦波を発生する正弦波発生器に関する。
周波数の正弦波を発生する正弦波発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】高周波数の正弦波を発生するためには、
一般に、コルピッツ型発振器やハートレー型発振器が使
用されている。これらの発振器の発振周波数は、トラン
ジスタに接続されたコイル及びコンデンサの値の関係に
より決まる。しかし、これらのコイル及びコンデンサの
値を正確に調節することは実際上難しく、正確な発振周
波数を得るためには、周波数カウンタで出力信号の周波
数を確認しながらコイル及びコンデンサの値を調節する
必要がある。また、通常は、広範囲に発振周波数を変化
させたい場合に、例えば、コンデンサの値を大きくして
いくと、容量性の傾向がが強くなり発振が停止してしま
う。それ故、周波数を広範囲に変化させたい場合は、値
の異なるコイル及びコンデンサの組み合わせを多数組を
用意しておく必要がある。
一般に、コルピッツ型発振器やハートレー型発振器が使
用されている。これらの発振器の発振周波数は、トラン
ジスタに接続されたコイル及びコンデンサの値の関係に
より決まる。しかし、これらのコイル及びコンデンサの
値を正確に調節することは実際上難しく、正確な発振周
波数を得るためには、周波数カウンタで出力信号の周波
数を確認しながらコイル及びコンデンサの値を調節する
必要がある。また、通常は、広範囲に発振周波数を変化
させたい場合に、例えば、コンデンサの値を大きくして
いくと、容量性の傾向がが強くなり発振が停止してしま
う。それ故、周波数を広範囲に変化させたい場合は、値
の異なるコイル及びコンデンサの組み合わせを多数組を
用意しておく必要がある。
【０００３】図６は、矩形波信号から正弦波を生成する
従来の高周波数正弦波発生器を示す。振幅Ａの矩形波
は、次の様にフーリエ級数で表すと次の式になる。 (4A／π)｛sinωt+sin3ωt/3＋sin5ωt/5+・・・＋sin
(2n＋1）ωt/(2n+1)｝ （ここで、矩形波の周波数をｆoとすると、ω＝２πｆ
o） 矩形波発生器５０から出力された矩形波信号を、この矩
形波の高調波を遮断する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）５
２に供給すると、ＬＰＦ５２の出力信号は理想的には
（４Ａ／π）・（ｓｉｎ２πｆoｔ）となり、矩形波信
号の周波数ｆoに等しい周波数の正弦波を発生できる。
ＬＰＦの遮断特性が急峻であれば、高調波は良好に遮断
され、歪率の低い正弦波が得られる。ＬＰＦ５２の出力
信号は、正弦波信号の振幅を所望値にするように利得を
設定した増幅器５４に供給する。例えば、矩形波信号の
振幅Ａと同一の振幅にしたければ、増幅器５４の利得は
π／４にする。このように、矩形波発生器５０の出力矩
形波信号と周波数が同一で所望振幅の正弦波信号を出力
端子５６から得ることができる。
従来の高周波数正弦波発生器を示す。振幅Ａの矩形波
は、次の様にフーリエ級数で表すと次の式になる。 (4A／π)｛sinωt+sin3ωt/3＋sin5ωt/5+・・・＋sin
(2n＋1）ωt/(2n+1)｝ （ここで、矩形波の周波数をｆoとすると、ω＝２πｆ
o） 矩形波発生器５０から出力された矩形波信号を、この矩
形波の高調波を遮断する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）５
２に供給すると、ＬＰＦ５２の出力信号は理想的には
（４Ａ／π）・（ｓｉｎ２πｆoｔ）となり、矩形波信
号の周波数ｆoに等しい周波数の正弦波を発生できる。
ＬＰＦの遮断特性が急峻であれば、高調波は良好に遮断
され、歪率の低い正弦波が得られる。ＬＰＦ５２の出力
信号は、正弦波信号の振幅を所望値にするように利得を
設定した増幅器５４に供給する。例えば、矩形波信号の
振幅Ａと同一の振幅にしたければ、増幅器５４の利得は
π／４にする。このように、矩形波発生器５０の出力矩
形波信号と周波数が同一で所望振幅の正弦波信号を出力
端子５６から得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図６の正弦波
発生器では、矩形波の周波数を変化させて複数の異なる
周波数の正弦波を得るためには、それに応じた遮断周波
数を有するＬＰＦを複数個用意してその１つを選択して
使用するか、あるいは、遮断周波数可変ＬＰＦを使用し
て、出力端子５６からの出力正弦波をオシロスコープ等
で観察しながら、正しい正弦波が得られるように遮断周
波数を調節する必要がある。また、増幅器５４の利得は
温度変化等の影響により変化した場合、正弦波の所定振
幅も変化してしまう。この問題を克服するために、増幅
器５４として可変利得増幅器を使用し、その出力信号の
振幅を所定振幅に相当する直流電圧と比較して、その比
較結果を可変利得増幅器に帰還して、出力正弦波の振幅
を一定に保つことが考えられる。しかし、可変利得増幅
器は利得の変化に応じてノイズ量や歪も変化するので、
高調波を殆ど含まない高純度の安定した正弦波を得るに
は適さない。
発生器では、矩形波の周波数を変化させて複数の異なる
周波数の正弦波を得るためには、それに応じた遮断周波
数を有するＬＰＦを複数個用意してその１つを選択して
使用するか、あるいは、遮断周波数可変ＬＰＦを使用し
て、出力端子５６からの出力正弦波をオシロスコープ等
で観察しながら、正しい正弦波が得られるように遮断周
波数を調節する必要がある。また、増幅器５４の利得は
温度変化等の影響により変化した場合、正弦波の所定振
幅も変化してしまう。この問題を克服するために、増幅
器５４として可変利得増幅器を使用し、その出力信号の
振幅を所定振幅に相当する直流電圧と比較して、その比
較結果を可変利得増幅器に帰還して、出力正弦波の振幅
を一定に保つことが考えられる。しかし、可変利得増幅
器は利得の変化に応じてノイズ量や歪も変化するので、
高調波を殆ど含まない高純度の安定した正弦波を得るに
は適さない。
【０００５】したがって、本発明の目的は、正確な周波
数及び所望の振幅を有する高純度の高周波数正弦波を発
生できる正弦波発生器の提供にある。
数及び所望の振幅を有する高純度の高周波数正弦波を発
生できる正弦波発生器の提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の正弦波発生器で
は、矩形波発生器から出力された矩形波は 制御信号に
応じて遮断周波数が制御可能な可変ＬＰＦに供給され
る。可変ＬＰＦの出力正弦波信号のピーク値は、ピーク
値検出器により検出される。可変電圧設定器の出力電圧
は、可変ＬＰＦの出力正弦波信号の所望する振幅に等し
い直流電圧に設定される。比較器は、ピーク値検出器及
び可変電圧設定器の出力電圧を比較し、その比較結果を
制御信号として可変ＬＰＦに供給する。
は、矩形波発生器から出力された矩形波は 制御信号に
応じて遮断周波数が制御可能な可変ＬＰＦに供給され
る。可変ＬＰＦの出力正弦波信号のピーク値は、ピーク
値検出器により検出される。可変電圧設定器の出力電圧
は、可変ＬＰＦの出力正弦波信号の所望する振幅に等し
い直流電圧に設定される。比較器は、ピーク値検出器及
び可変電圧設定器の出力電圧を比較し、その比較結果を
制御信号として可変ＬＰＦに供給する。
【０００７】
【作用】可変ＬＰＦの遮断周波数は、矩形波信号の基本
波成分を適当に減衰させて、可変ＬＰＦの出力正弦波の
振幅が可変電圧設定器の出力電圧に等しくなるように制
御される。矩形波信号の高調波成分は、可変ＬＰＦによ
り殆ど除去される。したがって、正確な周波数及び所望
の振幅を有する高純度の高周波数正弦波を発生できる。
波成分を適当に減衰させて、可変ＬＰＦの出力正弦波の
振幅が可変電圧設定器の出力電圧に等しくなるように制
御される。矩形波信号の高調波成分は、可変ＬＰＦによ
り殆ど除去される。したがって、正確な周波数及び所望
の振幅を有する高純度の高周波数正弦波を発生できる。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の正弦波発生器を示す回路図
である。矩形波発生器１０は、周波数が可変であると共
に正確で安定し、デューティ比５０％の矩形波信号を発
生する。この様な矩形波発生器として、好適には位相ロ
ック・ループ回路等を使用する。矩形波発生器１０の出
力矩形波信号は、制御電圧信号により遮断周波数を可変
制御できる可変ＬＰＦ１２に供給される。可変ＬＰＦ１
０において、矩形波信号は設定した遮断周波数に応じて
高調波成分が除去され、正弦波信号となってＬＰＦ１２
から出力される。ＬＰＦ１２の出力正弦波信号は、適当
な固定増幅率の増幅器１４に供給される。増幅器１４の
出力正弦波信号は、出力端子１６に供給されると共に、
ピーク値検出器１８に供給される。ピーク値検出器１８
は、増幅器１４の出力正弦波信号のピーク電圧を検出し
て、検出電圧を出力する。可変電圧設定器２０の出力電
圧は、出力正弦波信号の所望する振幅に等しい直流電圧
に設定される。ピーク値検出器１８及び可変電圧設定器
２０の出力信号は、夫々比較器２２の夫々反転入力端子
及び非反転入力端子に入力される。ＬＰＦ１２は、比較
器２２の出力電圧信号により制御され、ピーク値検出器
１８の出力電圧が可変電圧設定器２０の出力電圧より大
きい場合は遮断周波数は低下し、その逆の場合は遮断周
波数は上昇する。
である。矩形波発生器１０は、周波数が可変であると共
に正確で安定し、デューティ比５０％の矩形波信号を発
生する。この様な矩形波発生器として、好適には位相ロ
ック・ループ回路等を使用する。矩形波発生器１０の出
力矩形波信号は、制御電圧信号により遮断周波数を可変
制御できる可変ＬＰＦ１２に供給される。可変ＬＰＦ１
０において、矩形波信号は設定した遮断周波数に応じて
高調波成分が除去され、正弦波信号となってＬＰＦ１２
から出力される。ＬＰＦ１２の出力正弦波信号は、適当
な固定増幅率の増幅器１４に供給される。増幅器１４の
出力正弦波信号は、出力端子１６に供給されると共に、
ピーク値検出器１８に供給される。ピーク値検出器１８
は、増幅器１４の出力正弦波信号のピーク電圧を検出し
て、検出電圧を出力する。可変電圧設定器２０の出力電
圧は、出力正弦波信号の所望する振幅に等しい直流電圧
に設定される。ピーク値検出器１８及び可変電圧設定器
２０の出力信号は、夫々比較器２２の夫々反転入力端子
及び非反転入力端子に入力される。ＬＰＦ１２は、比較
器２２の出力電圧信号により制御され、ピーク値検出器
１８の出力電圧が可変電圧設定器２０の出力電圧より大
きい場合は遮断周波数は低下し、その逆の場合は遮断周
波数は上昇する。
【０００９】図２は、図１の可変ＬＰＦ１２としての使
用に適した従来のバタワース型ＬＰＦを示す回路図であ
る。この可変ＬＰＦは、周波数遮断特性は比較的に緩や
かであるが、１つの電圧信号によって遮断周波数を制御
できる点が本発明の構成において好適である。
用に適した従来のバタワース型ＬＰＦを示す回路図であ
る。この可変ＬＰＦは、周波数遮断特性は比較的に緩や
かであるが、１つの電圧信号によって遮断周波数を制御
できる点が本発明の構成において好適である。
【００１０】図３は可変ＬＰＦ１２の特性曲線及び入力
矩形波信号の周波数スペクトラムの関係を示す図であ
り、図４は可変ＬＰＦ１２の特性曲線及びその出力信号
の周波数スペクトルの関係を示す図である。図３に示す
様に、入力矩形波信号は、周波数ｆoの基本波成分の他
に、周波数３ｆo、５ｆo・・・の高調波成分を含んでい
る。図では、ＬＰＦ１２の遮断周波数が、基本波周波数
ｆoより僅かに低い周波数に設定されており、図４に示
す様に、ＬＰＦ１２の出力信号には基本波成分の大部分
が残留するが、高調波成分は僅かに残留するのみであ
り、矩形波信号の周波数と同一周波数の高純度の正弦波
がＬＰＦ１２の出力信号として得られることが分かる。
この残留した高調波成分は、ＬＰＦ１２の次数を上げて
いくことで、更に減少させることができるので、所望の
純度に応じてその次数を決めればよい。
矩形波信号の周波数スペクトラムの関係を示す図であ
り、図４は可変ＬＰＦ１２の特性曲線及びその出力信号
の周波数スペクトルの関係を示す図である。図３に示す
様に、入力矩形波信号は、周波数ｆoの基本波成分の他
に、周波数３ｆo、５ｆo・・・の高調波成分を含んでい
る。図では、ＬＰＦ１２の遮断周波数が、基本波周波数
ｆoより僅かに低い周波数に設定されており、図４に示
す様に、ＬＰＦ１２の出力信号には基本波成分の大部分
が残留するが、高調波成分は僅かに残留するのみであ
り、矩形波信号の周波数と同一周波数の高純度の正弦波
がＬＰＦ１２の出力信号として得られることが分かる。
この残留した高調波成分は、ＬＰＦ１２の次数を上げて
いくことで、更に減少させることができるので、所望の
純度に応じてその次数を決めればよい。
【００１１】図５は、比較器２２の出力信号により制御
して、矩形波信号の基本波周波数ｆoに対しＬＰＦ１２
の遮断周波数を変化させた場合のＬＰＦ１２の出力信号
の基本波成分の振幅の変化を示す図である。図示する様
に、ＬＰＦ１２の遮断周波数を基本波周波数に対して低
くするにつれて、減衰度が大きくなり基本波成分の振幅
は小さくなる。この際に、ＬＰＦ１２の出力信号の高調
成分は更に除去されて、出力正弦波の純度は更に高くな
る。
して、矩形波信号の基本波周波数ｆoに対しＬＰＦ１２
の遮断周波数を変化させた場合のＬＰＦ１２の出力信号
の基本波成分の振幅の変化を示す図である。図示する様
に、ＬＰＦ１２の遮断周波数を基本波周波数に対して低
くするにつれて、減衰度が大きくなり基本波成分の振幅
は小さくなる。この際に、ＬＰＦ１２の出力信号の高調
成分は更に除去されて、出力正弦波の純度は更に高くな
る。
【００１２】上述した様に、ピーク値検出器２０の出力
電圧が可変電圧設定器２２の出力電圧より大きくなると
遮断周波数は低下し、その逆であると遮断周波数は上昇
する。即ち、可変ＬＰＦ１２、増幅器１４、ピーク値検
出器１８、可変電圧設定器２０及び比較器２２は負帰還
ループを形成し、増幅器１４の出力正弦波信号のピーク
値が可変電圧設定器２２の出力電圧に等しくなるよう
に、可変ＬＰＦ１２の遮断周波数が決定する。これは、
図５で説明した様に、矩形波信号の基本成分がＬＰＦ１
２により、可変電圧設定器２２の出力電圧に等しくなる
ように減衰されたことを意味する。この様に、本発明で
は、可変電圧設定器２０で設定した電圧に振幅が等し
く、高調波成分を殆ど含まない高純度の正弦波を発生す
ることができる。更に、増幅器１４の利得は一定である
ため、矩形波発生器１０の周波数を変えても、上述した
可変利得増幅器を用いた場合の様に、ノイズ量や高調波
歪などによって正弦波の質にあまり変化を与えることな
く、良好な正弦波を得ることができる。
電圧が可変電圧設定器２２の出力電圧より大きくなると
遮断周波数は低下し、その逆であると遮断周波数は上昇
する。即ち、可変ＬＰＦ１２、増幅器１４、ピーク値検
出器１８、可変電圧設定器２０及び比較器２２は負帰還
ループを形成し、増幅器１４の出力正弦波信号のピーク
値が可変電圧設定器２２の出力電圧に等しくなるよう
に、可変ＬＰＦ１２の遮断周波数が決定する。これは、
図５で説明した様に、矩形波信号の基本成分がＬＰＦ１
２により、可変電圧設定器２２の出力電圧に等しくなる
ように減衰されたことを意味する。この様に、本発明で
は、可変電圧設定器２０で設定した電圧に振幅が等し
く、高調波成分を殆ど含まない高純度の正弦波を発生す
ることができる。更に、増幅器１４の利得は一定である
ため、矩形波発生器１０の周波数を変えても、上述した
可変利得増幅器を用いた場合の様に、ノイズ量や高調波
歪などによって正弦波の質にあまり変化を与えることな
く、良好な正弦波を得ることができる。
【００１３】
【発明の効果】本発明では、可変ＬＰＦの遮断周波数
は、矩形波信号の基本波成分を適当に減衰させて、可変
ＬＰＦの出力正弦波の振幅が可変電圧設定器の出力電圧
に等しくなるように制御され、矩形波信号の高調波成分
は、可変ＬＰＦにより殆ど除去されるので、正確な周波
数及び所望の振幅を有する高周波数正弦波を発生でき
る。
は、矩形波信号の基本波成分を適当に減衰させて、可変
ＬＰＦの出力正弦波の振幅が可変電圧設定器の出力電圧
に等しくなるように制御され、矩形波信号の高調波成分
は、可変ＬＰＦにより殆ど除去されるので、正確な周波
数及び所望の振幅を有する高周波数正弦波を発生でき
る。
【図１】本発明の正弦波発生器を示すブロック図。
【図２】図１の正弦波発生器内の可変ＬＰＦとして好適
なバターワース型ＬＰＦを示す回路図。
なバターワース型ＬＰＦを示す回路図。
【図３】可変ＬＰＦ１２の特性曲線及び入力矩形波信号
の周波数スペクトラムの関係を示す図。
の周波数スペクトラムの関係を示す図。
【図４】可変ＬＰＦ１２の特性曲線及びその出力信号の
周波数スペクトルの関係を示す図。
周波数スペクトルの関係を示す図。
【図５】ＬＰＦの遮断曲線の変化に対する基本波成分の
振幅の変化を示す図。
振幅の変化を示す図。
【図６】従来の正弦波発生器を示すブロック図。
１０ 矩形波発生器 １２ 可変低域通過フィルタ １８ ピーク値検出器 ２０ 可変電圧設定器 ２２ 比較器
Claims (1)
- 【請求項１】 矩形波信号を発生する矩形波発生器と、 上記矩形波信号が供給され、制御信号に応じて遮断周波
数が制御可能な可変低域通過フィルタと、 該可変低域通過フィルタの出力信号のピーク値を検出す
るピーク値検出器と、 直流電圧を出力する可変電圧設定器と、 上記ピーク値検出器及び上記可変電圧設定器の出力電圧
を比較し、その比較結果を上記制御信号として上記可変
低域通過フィルタに供給する比較器とを具え、 上記可変低域通過フィルタの出力信号を正弦波信号とし
て得る正弦波発生器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6194771A JPH0846432A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 正弦波発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6194771A JPH0846432A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 正弦波発生器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0846432A true JPH0846432A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=16329976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6194771A Pending JPH0846432A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 正弦波発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0846432A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999057936A3 (de) * | 1998-04-30 | 2000-01-06 | Boerder Klaus | Verfahren und vorrichtung zur elektroakustischen übertragung von schallenergie |
| KR20010028072A (ko) * | 1999-09-17 | 2001-04-06 | 김종수 | 정현파 발생회로 |
| JP2005527817A (ja) * | 2002-05-24 | 2005-09-15 | アサイラム リサーチ コーポレーション | デジタル電子機器を持つ線形可変差動変圧器 |
| CN111262528A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-06-09 | 扬州嘉明环保科技有限公司 | 一种简易而稳定的正弦波信号发生电路 |
-
1994
- 1994-07-27 JP JP6194771A patent/JPH0846432A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999057936A3 (de) * | 1998-04-30 | 2000-01-06 | Boerder Klaus | Verfahren und vorrichtung zur elektroakustischen übertragung von schallenergie |
| KR20010028072A (ko) * | 1999-09-17 | 2001-04-06 | 김종수 | 정현파 발생회로 |
| JP2005527817A (ja) * | 2002-05-24 | 2005-09-15 | アサイラム リサーチ コーポレーション | デジタル電子機器を持つ線形可変差動変圧器 |
| CN111262528A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-06-09 | 扬州嘉明环保科技有限公司 | 一种简易而稳定的正弦波信号发生电路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040420 |