JPS6091716A - 函数発生器 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、予め設定したキャパシタの電圧の振幅レベル
の上・下限により充電フェーズから放電フェーズへある
いはその逆に、キャパシタをスイッチング制御するコン
パレークを有する三角電圧発生器を具備する函数発生器
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

高い周波数でも完壁に動作する函数発生器として”　Ｓ
ｅｍ１　Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｃ１ｒｃｕｉｔ　Ｔｅｃ
ｈｎｉｃｓ　’ｂｙ　Ｕ、　Ｔｉｅｔｚｅ　、　ａｈ　
、　５ｃｈｅｎｋ　、　５　ｔｈＥｄ　、　Ｓｐｒｉｎ
ｇｅｒＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｈｏｕｓｅ　Ｂｅｒｌｉ
ｎ　、　Ｈｅｌｄｅｌｂｅｒｇ　、　ＮｅｗＹｏｒｋ　
、　１９８０　、の４４３頁に記載されているものが知
られている。この函数発生器は三角電圧および矩形電圧
を発生ずるために用いられている。

同書２１８頁、２１９頁には変数の範囲が一π≦Ｘ≦π
で正弦および余弦函数を同時に発生するものとして知ら
れる、すなわち始めから終ｐｔで全期間の函数回路網手
段がある。これによれば２つの補助的な三角電圧を、正
・負極性の限界値の間の入力電圧から抵抗回路網および
コンパレータで発生する効果が有る。補助的な三角電圧
は、正弦函数回路網へ与えられる。

さらに同書４８８頁から４９０頁には正弦および余弦函
数をデジタル形式で発生するとして知られるものである
。正弦および余弦のレベル″ｌｆ：ＲＯＭ　（Ｒｅａｄ
　−ｏｎｌｙ　ｍｅｍｏｒｉｅｓ　）に発生順に書込む
。したがって高分解能を得るためには多量の記憶が必要
である。記憶した値の間で補間を行なえば記憶量を減じ
ることができる。しかしながら、函数値を用いる場合、
伺加的な計算に要する時間か増大する。

最後に上述の本の６４６負から６４９頁のように、正弦
振！ｌ＋を発生するためにデジタル−アナログ変換器を
用いたものが知られている。数値の順序に増加または減
少するデジタル入力信号を調整に応じた重み伺けしたア
ナログマルチプレクザへ入力する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上述のような同時に、連続する正弦およ
び余弦振動を発生し、高周波に至る広いレンジで同調し
く４Ｊ　ｚそして振動周波数の素速い変更にも振幅およ
び位相シフトを生じ々い進歩した函数発生器にある。

圧発生器はキャパシタによって与えられる三角電圧を第
２のコンパレータへ供に；することができ、参照電圧に
よって充電１フェーズがら放電フェーズへ、あるいは逆
に、同一容量の第２のキャパシタをスイッチングして、
上記参照電圧は上や下限振幅値の中間値に対応し、両キ
ャパシタの充電電流および放電電流は全く同一で可変可
能であり、正弦函数の回路網はそれぞれキャパシタに直
列に接続されている。

上述の特許請求の範囲第１項の回路は正確にむしろ広い
周波数レンジで動作し、レンジは１００　Ｈ２から数Ｍ
Ｈｚの間である。そして新たな周波数を設定する際に振
幅および位相シフトがなく、わずかなデッドタイムを生
じるだけである。

本発明の原理は、上述のように周波数の変更時に振幅お
よび位相のシフトが々く、第１の連続可変型函数発生器
と、そして放電による正弦発振器で自動的に９０°の位
相差を生じる同様の構成の第２の函数発生器である。

最良の実施例では、キャパシタは充電時は、それぞれコ
ンパレータによって動作する第１のスイッチング素子を
介して定電流源ヘスイッチされ、この装置は、その構成
が簡単なことから最良である。

ボルテージバッファは各期間にキャパシタと正弦函数回
路網の間に配置することが好ましい。

それによってキャパシタの負荷は減少し、装置の精度は
増加する。

望ましい実施例では定電流吐き出し源、定電流吸い込み
源の定電流は、ボルテージバッファを経由して定電流吐
き出し源および定電流吸い込み源へ供給する制御電圧に
より同時に設定することができる。

このような構成によれば、周波数は素速く、簡単に調部
することができる。

他の好ましい実施例は、ボルテージバッファを各期間で
キャパシタと正弦函数回路網の間に配置するものである
。これによって、周波数電圧の発生の費用は比較的、小
さくなる。

さらに好ましい函数発生器は、試験装置の渦電流をテス
トコイルによシ発生中、信号の振幅および位相の補償を
用いるものである。

以下、発明を実施例を示す図面とともによシ詳細に結合
を説明し、さらに詳細に、もたらされる灰の特徴および
利点を述べる。

〔発明の実施例〕

連続的に正弦および余弦振動を発生する同調可能な函数
発生器は、三角電圧、正弦電圧のための第１の函数発生
器１０および第２の函数発生器１２からなる。第１の函
数発生器１ｏではキャパシタ１４の第１の端子をアース
電位に接続し、第２の端子を、一方はスイッチング素子
１６を経由して定電流源（吐き出し型）２０に接続し、
他方はスイッチング素子１８を経由して定電流源（吸い
込み型）２２に接続する。キャパシタ１４の第２の端子
は、さらにコンパレータ２４の入力に接続するとともに
ボルテージバッファ２６の入力に接続する。コンパレー
タ２４の反転出力は、スイッチング素子１６および一旦
入力された正極性と同じ値の正・負極の参照電圧を各端
へ力えもれるコミテーク２８を制御する。コミテーク２
８の出力はコンパレータ２４の第２の入力へ接続する。

正弦函数回路網３０はボルテージバッファ２６の出力に
直列に接続する。

さらにボルテージバッファ２６の出力は第２の函数発生
器１２の積分部の第２のコンパレータ３２の入力に接続
する。コンパレータ３２はコンパレータ２４と同じ構成
である。コンパレータ３２の第２の入力はアース電位に
接続する。

コンパレータ３２の反転出力は、定電流源（吐き出し型
）３６と他方の端子をアース電位に接続したキャパシタ
３８の一方の端子との間に位置するスイッチング素子３
４を制御する。さらに加えてキャパシタ３８はスイッチ
ング素子４０によシ定軍、流源（吸い込み型）１７に接
続する。

さらにキャパシタ１５はボルテージバッファ４４の入力
に接続し、その後段に直列に正弓多回路網４８を接続す
る。

定電流源３６の構成は、定電流源２０のそれに対応する
。同様に定電流源２２．４２は同じ構成である。キャパ
シタ１４　、　、？　８は等しい容量である。スイッチ
ング素子４０はコンノくレータ３２の非反転出力によっ
て制御される。ボルテージバッファ２６，４４は同じ手
法で同様に構成する。同じように正弦回路網３θ、４８
は類似の構成である。

定電流源２０．３６および定電流源２２．４２は等しい
値の定電流を発生し、指示に応じて可変し得る。コンパ
レータ２４，３２の第２の入力の参照電圧を除いて函数
発生器１０．１２の構成は上記の通シである。

定電流は定電流源２０．３６および定電流源２２．４２
によって発生され、出力を定電流源２０．３６および定
電流源２２．４２に接続したボルテージバッファー４６
によって司変し得る。制御電圧は定電流の最大値によっ
て決定される最大値を有し、ボルテージバッファー４６
へ入力される。

キャパシタ１４は交互に、定電流源２ｏによって充電さ
れ定電流源２２によって放電される。

当然、充電および放電は定電流でなされキャパシタ１４
の電圧の変化は直線的な経過となる。

コンパレータ２４はキャパシタ１４の電圧が正極性の参
照電圧に対応するレベルに達すると、直ちにスイッチン
グ素子１６の接触を断ち、スイッチング素子１８をスイ
ッチする。次にキャパシタ１４は放電し、この結果、当
然、一定の放電電流でキャパシタの電圧は直線的に減少
する。キャパシタの電圧が低い参照電圧に等しいレベル
ニ達スルト、コンパレータ２４１ｄ、スイッチング素子
１８を開路し、スイッチング素子１６を閉路する。この
後、上述の動作を縁υ返す。

そして、キャパシタ１４に、汗２図に５０で示すよう々
三角電圧が現われる。第２図では電圧は縦座標、時間ｔ
は横座標で示している。

第２図によれば上側の参照電圧は、＋　ＵＲｏｌで示し
、下側の参照電圧は−Ｕ、ｅ、で示している。

三角電圧５０は上−下限＋ＵＲｅｆと−ＵＲｅｆとの間
で変化する。したがって、キャパシタ１４の電圧Ｕの上
昇は次のように々る。

Ｕ＝Ｕ　−＋Ｕ　＝２ＵＲ８ｆ Ｒｅｘ　Ｒｅｆ キャパシタ１４の容量をＣとし、定電流値工とずれば次
の関係がある。

Ｃ−Ｕ＝Ｉ・Ｔ ここでＴはキャパシタ１４の充電時間である。

充電時間は三角電圧５０の半周期に対応する。

そして容量Ｃ１電圧Ｕは一定なので、定電流値Ｉと充電
時間Ｔとの間には次の関係がある。

ここでｆは三角箱；圧の周波数である。

そして定電流は三角電圧の周波数に比例することになる
。それ故、定電流を適当に設定することによって、三角
電圧の周波数を変化させることができる。

正弦函数回路網３ｏは第２図、図示５２で示されるよう
に三角電圧から正弦振動を発生する。

三角電圧５０がゼロレベルに達すると、コンパレータ３
２がトリガされ、スイッチング素子３４を切シ替え、同
時にスイッチング素子４０を開路させ、またはそれぞれ
スイッチング素子３４を開路し、スイッチング素子４０
を閉路させる。

この結果、キャパシタ３８における三角電圧５４は、図
示する三角電圧５０に等しい振幅および等しい周波数と
なシ、上記三角電圧５０に対して相対的に９０’の位相
差となる。等しい振幅は、コンデンサ３８における充・
放電期間によって発生され、当然等しい定電流である。

等しい周波数はスイッチング素子１６．１８およびスイ
ッチング素子３４．４０の活性化する時間間隔が等しい
当然の結果である。正弦函数回路網４８は三角電圧５４
（第２図図示破線）を正弦振動５６（同様に第２図図示
破線）に変換する。当然、三角電圧５０に比して三角電
圧５４の位相は９０°の進み位相であシ、振動５６は余
弦振動であることは明らかであシ、そして振動５２は正
弦振動に付随するものである。

〔発明の効果〕

第１図に示す回路構成は、極めて広い周波数レンジで動
作し、たとえば１００　Ｈｚと５ＭＨｚの間で完全かつ
正確である。電流工に対応して振動周波数の変更時にも
、振幅および位相の変化を生じない。同時に正弦および
余弦振動を用いることができる。したがって、この回路
構成は試験を行表う工作物から受信される渦電流の信号
の振幅および位相の補償に最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続的な正弦および余弦振動を発生する連続可
変型函数発生器のブロックダイヤグラム、第２図は第１
図に示す装置による異なる楊所に表われる波形図である
。 １０・・・第１の函数発生器、１２・・・第２の函数発
生器、２０．３６・・・定電流源、２２．４２・・・定
電流源（吸い込み型）、１４ｇ３８・・・キャパシタ、
２４．３２・・・コンパレータ、２６，３２゜４６・・
・ボルテージバッファー、１６．１Ｂ、３４゜４０・・
・スイッチング素子、３０．４８・・・正弦函数回路網
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　コンデンサの電圧の振幅値の上・下限設定値に
   応じて、充電フェーズから放電フェーズへ、逆に放電７
   エーズから充電フェーズヘコンデンサの電流を制御する
   コンパレータを有して、三角電圧を発生する函数発生器
   において、付加的な三角電圧発生器はキャパシタ（１４
   ）に表われる三角電圧（５０）を第２のコンパレーク（
   ３２）へ供給して充電中、上・下限の振幅の平均値に等
   しい参照電圧で、等しい容量の第２のキャパシタ（３８
   ）の電流を充電フェーズから放電フェーズへ切替え、各
   キャパシタ（１４゜３８）の充電電流および放電電流は
   等しくかつ可変可能で、正弦函数回路網（ｓｏ、４ｇ）
   はそれぞれキャパシタ（Ｚ４，３８）に直列に接続した
   ことを特徴とする函数発生器。 （２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて１各キ
   ヤパシタ（１４，３８）は充電動作の各期間中、コンパ
   レータ（２４，３２）によって駆動されるスイッチング
   素子（１６，３４）によシ定電流源（吐き出し型）（２
   ０，３６）に接続され、放電動作の各期間中コンパレー
   タによって駆動される他のスイッチング素子（１８，４
   ０）によシ定電流源（吸い込み型）（、？、？、４２）
   に接続されることを特徴とする函数発生器。 （３）特許請求の範囲第２項記載のものにおいて充電用
   のスイッチング素子（Ｊ６，３４）および放電用のスイ
   ッチング素子Ｃ１８，４０）はそれぞれオンからオフお
   よびオフからオンを同時にスイッチすることを特徴・と
   する函数発生器。 （４）特許請求の範囲第１項乃至第３項記載のものにお
   いて、第１のコンパレータ（２４）の第２の入力は正極
   性および等値の負極性の参照電圧（＋　ＵＢｅ（ｐ　”
   Ｒｅｆ　）へ接続を切替えることができ、第２のコンパ
   レータ（３２）の第２の入力はアース電位に接続するこ
   とを特徴とする函数発生器。 （５）特許請求の範囲第１項記載のものにおいてキャパ
   シタ（１４，３８）と正弦函数回路網（，３０，４８）
   との間にそれぞれボルテージバッファー（２６，４４）
   を配置したことを特徴とする函数発生器。 （６）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、定電
   流源（２０，３６）および定電流源（：ｘｔ、ｔ２）の
   定電流Ｉは、定電流源（２０゜３６）および定電流源（
   ２２，４２）ヘボルテージパッファ−４６から供給され
   る制御電圧によって同時に開腔できることを特徴とする
   函数発生器。 （７）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、第１
   のコンパレータ（２４）の第２の入力は、コンパレータ
   （２４）の一つの出力で駆動されるコミュテータ（２８
   ）により２つの参照電圧（”　ＵＲｅｆ　’　”ｕｅｆ
   　）から切替接続することを特徴とする函数発生器。 （８）％許請求の範囲第１項記載のものにおいて、振幅
   および位相を補償する信号は、渦電流の試験装置のテス
   ）・コイルで発生する信号を用いることを特徴とする函
   数発生器。