JPS63124604A - 可変遅延回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 不発明は遅延回路に係り、特に高い遅延精度を得るのに
好適な可変遅延回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、−Ｍ地巌を用いた可変遅延回路については特開昭
６０−４６６０６　Ｋ記載のように基板上に構成された
マイクロストリップライン上の任意点をマルチプレクサ
に入力し、マルチプレクサを切換えることにより、信号
が通過するマイクロストリップラインの入力端子からマ
ルチプレクサの出力端子までのマイクロストリップライ
ンの長さを可変して遅延時間を可変し℃いた。ｈ速傷号
を切換えるためのマルチプレクサとしてはＥＣＬが用い
られるのが一般的である。−例として、フェアチャイル
ド社、エフ１００ケイ、イージーエル、データ、ブック
（１９８２年）第３−１１８頁から第５−１２０負（ｐ
、ｔｔＲｃｎｔＬｖ　、　ｐｌｏｏｘ　ＥｃＬＤＡＴＡ
　Ｂｏａｘ（１９８２）　ＰＰ　３−１１８〜３−１２
０）において記載されるケース温度２５℃においてもマ
ルチプレクサの各入力端子から出力端子までの伝播遅延
時間は、１１．６ｒ＆Ｉから１５１．すなわち０．９１
％Ｉの伝播遅延時間差がある。

そのため、従来の可変遅延回路においてもマルチプレク
サの各入力端子から出力端子までの伝播遅延時間差を補
正する為、マルチプレクサの各入力端子間に接続されて
いるマイクロストリップラインの長さを調整する手段を
設けていた。しかしこの方法では、可変遅延回路の遅延
時間を各設定時間毎に測定して、マイクロストリップラ
インの長さを調整しなければならない。さらに調整部分
の特性インピーダンスがマイクロストリップラインの特
性インピーダンスと等しくならず、高速信号を入力する
と調整部分間で多重反射が起り、高速信号を扱うという
点については配慮されていな力）っだ。

〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、マイクロストリップライン長を切り換
えるマルチプレクサの各入力端子から出力端子までの伝
播遅延時間の差をマルチプレクサの入力端子に接続され
たマイクロストリップラインの長さにより調整していた
。そのため高速信号を入力すると、調整部分間で多重反
射が起こり、遅延精度が劣化するとともに、調整作業に
多大な時間がかかるという問題点があった。

本発明の目的は、遅延線路の長さの調整部分をなくし、
均一な特性インピーダンスの伝送線を用い、高速信号を
正確に可変遅延することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、均一な特性インピーダンスを持った伝送線
上に、入力された信号を反射させるための接地手段を少
なくとも２個以上投げ、伝送線上に設けた接地手段の位
置に応じて遅延された反射波をとり出すことにより、達
成される。

〔作用〕

均一な特性インピーダンスを持つ伝送線路上に設けた接
地手段となるスイッチを閉じることにより、伝送線をグ
ランドと接続し、伝送線を伝播してきた入力信号を反射
させる。この接地手段となるスイッチを伝送線上に少な
くとも２個以上設は閉じるスイッチを切換えることによ
り、伝送線を駆動するドライバとドライバ近傍の伝送線
に接続した反射波を検出する検出回路との間の信号伝播
距離が閉じるスイッチの位置に応じてかわるので伝送線
上に設けたスイッチ間の距離に比例して遅延時間を制御
することができる。本発明によれば［来例のように、マ
ルチプレクサを用いる必要はないため、マルチプレクサ
が有する各入力端子から出力端子までの伝播遅延時間差
を補正するために生じる問題はない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図を用いて説明
する。

第１図は本発明による一実施例であり、第２図は実施例
の動作波形を示すものである。第６図。

第４図は伝送線上に設けたスイッチの構成とスイッチの
駆動回路を示した図であり、第５図は伝送線の詳細な形
状を示した図である。

本発明による可変遅延回路は、伝送線を駆動するドライ
バ１９反射波を検出するコンパレータ２゜入力信号１０
０を遅延するための特性インピーダンスが均一な伝送線
３．伝送線３を接地するためのスイッチ４α〜４Ａ　、
スイッチを開閉するための駆動回路５４〜５Ａ　、遅延
制御信号１０４に従ってスイッチ４α〜４Ａのいずれか
１つを選択するデコーダ６より成る。

次に本発明による可変遅延回路の動作を第１図。

第２図を用いて説明する。

入力信号１００の負パルス１００（！は、伝送線を駆動
するドライバ１に入力され、ドライバ１は伝送線の特性
インピーダンスＺｔｒと等しい出力インピーダンスで負
パルス１００αと相似な出力波形１０１ｇを出力する。

伝送線３上に配置されたスイッチ４α〜４んのうち、遅
延制御信号１０４によってデコーダ６はスイッチ駆動回
路５ａを介してスイッチ４αを閉じているとすると、ド
ライバ１の負パルス１０１αは、伝送線上を伝播して行
き、スイッチ４ａの位置で極性が反転され、ドライバ１
に向って反射される。こＣ）反射すれた正パルス１０１
ｂはコンパレータ２により比較電圧１０２と比較され、
負パルス１０３ｈを出力する。

次に遅延制御信号１０４によってデコーダ６がスイッチ
駆動回路５ｂを介してスイッチ４ｂを閉じている場合を
説明する。スイッチ４αが閉じられている場合と同様な
動作を行なうが、ドライバ１の負パルス１０１αは伝送
線３上を伝播して行き、スイッチ４ｂの位置で極性が反
転され、ドライバ１に向って反射される。この反射され
た正パルス１０１ｃは、スイッチ４ａが閉じられた場合
に比較し、スイッチ４ａとスイッチ４ｈとの間を信号が
１往復する時間遅れて、コンパレータ２に入力される。

したがってコンパレータ２の出力は、負パルス１０３ｃ
となり、閉じるスイッチ間の距離に比例して、出力波形
１０５には相対的な時間差が発生する。

次に第３図を用いて伝送線を接地するためのスイッチ４
とスイッチ駆動回路５について説明するユスイッチ４は
ダイオード１０４〜１０ｄにより構成したダイオード・
ブリッジであり、スイッチ駆動信号１０６，１０７を制
御することにより伝送線３を接地する。スイッチ４がオ
ンしている場合はダイオード１″ｌＦ′個のオン抵抗を
Ｒｄとすると、スイ・チのオン抵抗はＲｅＬとなる。こ
の値はダイオードに流す電流により変化するが１０ｙｒ
Ａ程度流すと数Ωのオン抵抗となり、一般的に用いられ
る伝送線の特性インピーダンス５０Ωに比べ十分小さく
することができる。

スイッチ駆動回路５は、トランジスタ１１〜１３゜抵抗
１５〜１８　、ツェナーダイオード１４より構成してい
る。スイッチ制御信号１０５が”Ｈ°レベルの場合はト
ランジスタ１２がオンし、トランジスタ１２のコレクタ
電流、エミッタ電流が流れ、各々の電流が抵抗１７．１
８に流れトランジスタ１１．１３がオンする。したがっ
て、スイッチ４を構成するダイオード１０ａ〜１０ｂに
電流が流れ、スイッチ４がオンする。抵抗１５．１６は
、ダイオード１０α〜１０ｈに過大電流が流れるのを防
ぐための電流制限を行なうためのものである。スイッチ
制御信号が°Ｌ”レベルの場合はトランジスタ１２はオ
フとなり、コレクタ電流、エミッタ電流が流れないため
、抵抗１７．１８の電圧降下は０となる。従って、トラ
ンジスタ１１゜１３はオフとなり、ダイオード１０ａ〜
１０ｔＬには電流が流れないため、スイッチ４はオフと
なる。この場合のスイッチ駆動信号１０６．１０７の電
位はほぼＯＶとなる。伝送＆Ｉ３上を通過するパルスの
最高、最低電位がダイオードのオン電圧以下であれば、
スイッチ駆動信号１０６，１０７の電位がＯＶでも、ス
イッチ４を構成するダイオード１０ａ〜１０ｄがオンす
ることはない。

次に第４図を用いて他のスイッチ構成法を説明する。ス
イッチ駆動回路５は第３図と同一のものであるのでスイ
ッチ駆動回路の説明は省略する。

スイッチ制御信号１０５が“Ｉ”レベルとなると、ダイ
オード１０α、１０ｂよりなるスイッチ４はオンする。

ダイオードとグランド間に接続したコンデンサ１９α、
１９ｈのインピーダンスが伝送線３上を通過する信号の
周波数において、十分低くなるようにコンデンサ１９α
、１９ｈの容量値を選ぶと、スイッチのオン抵抗はＲｄ
／２となる。

ダイオード１０がオフの場合は、ダイオードは容量性と
なり、Ｇ　ａ　Ａ　ｚショットキダイオードを用いると
その値は数ｆＦから数十ｆＦどなる。したがって、通常
は伝送線３上のスイッチ４間の伝送線３の容量値に比べ
てスイッチ４の容量が十分小さいので、伝送線３の特性
インピーダンスＺ、は、スイッチの容量の影響を受けな
い。次に、遅延時間の設定分解能を向上するため、スイ
ッチ４の間隔を短かくし、スイッチ４の容量Ｃｒｔが無
視できない場合の伝送線３の形状を第５図を用いて説明
する。

スイッチ４α〜４ｈは全てオフしている場合でありこの
時スイッチ４は容量性となるため、同図中ではコンデン
サの記号で示しである。伝送線３の特性インピーダンス
Ｚ。は伝送線３の単位長さ当りの容ｉｉＣとインダクタ
ンスＬにより求まり、（１）式とスイッチの接続されて
いない部分伝送線３α、３ｃの部分の特性インピーダン
スを等しくシ、その部分の特性インピーダンスＺ、を２
α、単位長さ当りの容量をＣα、インダクタンスなＬ６
とする。また、スイッチの接続されている部分の伝送線
３ｈだけの単位長さ当りの容量なｃｈ、インダクタンス
Ｌｂとする。ダイオードの配置間隔を！とすると、スイ
ッチが接続されている部分の伝送線３ｈｏ％性インピー
ダンスｚｂは（２）式となる。

一方、スイッチの配置されていない部分５ａ、３ｅ均一
な特性インピーダンスにするためには、Ｚｏ＝Ｚａ、＝
Ｚｈにする必要がある。これは１例えば伝送線路にマイ
クロストリップラインを用いればマイクロストリップラ
インの線幅を変えることにより容易に実現することがで
きるため、スイッチ４の間隔を短かくしても均一な特性
インピーダンスを持つ伝送線３とすることが可能である
。

伝送線５の特性インピーダンス２゜に比べてスイッチ４
のオン抵抗Ｒｄが十分に小さい場合は、オンしているス
イッチ４０部分で入力されたパルスがほぼ完全に反射さ
れるが、スイッチ４０オン抵抗Ｒｄが伝送線の特性イン
ピーダンスＺｏに比べて無視できない場合は、スイッチ
の部分で完全に反射せず、一部が通過する。この通過し
たパルスが伝送線３の先端で反射して、ドライバ１側に
反射波が戻り遅延精度を劣化させる原因となる。この場
合は、伝送線３においてドライバ１と反対側の先端に伝
送線３の特注インピーダンス２゜と等しい抵抗をグラン
ドとの間に接続する。この抵抗によりスイッチ４にて通
過してきたパルスを吸収することができる。

遅延精度は、伝送線６を構成する基板等の誘電率の変動
、スイッチ４の取付は位置精度、スイッチ４の伝送線３
と接地間のスイッチ４の距離の各スイッチ間のバラツキ
によって決まる。このような高速信号を扱う伝送線を構
成する基板の材料は一般にテフロン・ガラスクロス基板
が用いられるが、この基板の誘電率は１０−５程度の安
定度がちり伝播速度は誘電率の１／２乗に比例するため
１０−６の安定度があり問題ない。スイッチの取付は位
置精度は、近年の精度組立ロボットを用いれば容易に、
数１０μｍ程度の精度を得ることができ、テフロンガラ
スクロス基板上に構成したマイクロストリップラインの
伝播速度４〜５　ｎ　ｚ　／７１１を考慮するとスイッ
チの取付は位置精度に起因する遅延誤差を０．１ｐｚ以
下とすることが可能である。スイッチ４の伝送線３と接
地間の距離は基板上に構成した伝送線と接地面の導体間
の距離の製造上のバラツキであるが、これについても近
年の基板製造技術の進歩により数１０μｍの精度を得る
ことは容易である。

したがって、遅延精度は容易に１７ｚ以下とすることが
できる。

以上説明したように本実施例によれば、均一な特性イン
ピーダンスを持った伝送線３を駆動するドライバ１と反
射波を検出するコンパレータ２の間を伝播する信号が通
過する伝送線路長を、伝送線３を接地するスイッチ４の
位置によって可変できるので、人力信号を高精度に可変
遅延する効果がある。

本実施例では、負パルス入力で説明したが、正パ／ｌ／
　、Ｘ、　入力でもコンパレータの比較電圧を反射波テ
アル負パルスを検出できるように設定すれば、同様の効
果がある。さらに、本実施例では、各スイッチ４間の距
離によって遅延分解能が決まるが反射波を検出するコン
パレータ２の比較電圧１０２を可変すれば反射波の立上
り部分のスリューレ・−トに比例して、さらに遅延時間
分解能を向上することができる。ゲＤ変換器を用いれば
比較電圧１０２を容易にデジタル量で制御することがで
きるので、デコーダ６に入力する遅延制御信号１０４と
合わせて、デジタル的に遅延時間を高分解能で制御する
ことが可能である。伝送線６を接地するためのスイッチ
４については、本実施例では、ダイオードで説明したが
、バイポーラトランジスタ。

ＦＥＴ、Ｊ、１等の半導体スイッチおよび機械的なスイ
ッチを用いても本発明が制限されるものではない。第１
図では、スイッチの数を８個で説明したがスイッチの数
は、設計上の問題で、任意に選択できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、遅延回路の入力と出力間の信号が伝播
する伝送線の長さを、伝送線を接地する位置を制御する
ことにより可変できるので、遅延時間を高精度に可変で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である可変遅延回路を示す図
、第２図は本発明の一実施例である可変遅延回路の動作
波形を説明する図、第３図及び第４図はスイッチとスイ
ッチ駆動回路の構成図、第５図は伝送線の一形状例を示
した図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・ドライバ２…
・・・…・・・…・・・コンパレータ３・・・・・・・
・・・・・・−・・・・伝送線４α〜４ｈ・・・・・・
スイッチ ５・・・・・・・・・・・・・・・・・・スイッチ駆動
回路代理人　弁理士　小　川　ａ　み Ｉｃｌ０　　　　　第　２図 箭３図 第５閏 ３し ３伝送縁 ４スイッチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、伝送線と、該伝送線を駆動する手段と、該伝送線の
   所望の位置に設けた切換手段と、該切換手段で該伝送線
   を接地することにより反射した信号を検知する手段と、
   該切換手段を制御する手段とからなることを特徴とする
   可変遅延回路。 ２、該切換手段が、ダイオードブリッジであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の可変遅延回路。 ３、該切換手段が、ダイオードとコンデンサとから構成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の可変遅延回路。 ４、該伝送線の線幅が、特性インピーダンスを均一とす
   るために調整してあることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の可変遅延回路。 ５、該検知手段が、コンパレータであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の可変遅延回路。