JP2019220824A - 発振回路および発振回路の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
電源から供給される電力によるキャパシタの充放電を制御し、前記キャパシタの充電電圧に応じた三角波信号を生成する充放電回路と、
前記三角波信号と基準信号とが入力され、前記三角波信号の電圧値と前記基準信号の基準電圧値とを比較し、比較結果に応じて前記キャパシタの充電と放電とを切り替えるように前記充放電回路を制御する充放電制御回路と、
前記基準信号を生成して前記充放電制御回路に出力し、前記基準信号の前記基準電圧値を切り替える基準電圧値切替回路と、
前記基準信号を調整する基準信号調整回路と、を備え、
前記基準電圧値切替回路は、
前記充放電制御回路による前記キャパシタの放電から充電に切り替えるために、前記基準信号の前記基準電圧値を前記三角波信号の下限電圧値から上限電圧値に切り替え、一方、前記充放電制御回路による前記キャパシタの充電から放電に切り替えるために、前記基準信号の前記基準電圧値を前記上限電圧値から前記下限電圧値に切り替え、
前記基準信号調整回路は、
前記基準電圧値切替回路が前記基準電圧値を前記上限電圧値に切り替えたときに、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記上限電圧値よりも低い第1基準電圧値になるように前記基準信号を調整し、一方、前記基準電圧値切替回路が前記基準電圧値を前記下限電圧値に切り替えたときに、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記下限電圧値よりも高く前記第1基準電圧値よりも低い第2基準電圧値になるように前記基準信号を調整する。
前記充放電制御回路は、
前記キャパシタの充電中に前記三角波信号の電圧値が前記第1基準電圧値に達した場合に、前記キャパシタの充電から放電に切り替えるように前記充放電回路を制御し、
前記キャパシタの放電中に前記三角波信号の電圧値が前記第2基準電圧値に達した場合に、前記キャパシタの放電から充電に切り替えるように前記充放電回路を制御してもよい。
前記基準信号は、前記三角波信号よりも振幅が小さい三角波信号であってもよい。
前記基準信号調整回路は、前記三角波信号の周波数が高いほど前記第1基準電圧値が小さくなり、かつ、前記第2基準電圧値が大きくなるように前記基準信号を調整してもよい。
基準信号調整回路は、前記基準電圧値切替回路によって前記基準電圧値が前記上限電圧値に維持されている期間において、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記第2基準電圧値から前記第1基準電圧値まで増加するように前記基準信号を調整し、前記基準電圧値切替回路によって前記基準電圧値が前記下限電圧値に維持されている期間において、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記第1基準電圧値から前記第2基準電圧値まで減少するように前記基準信号を調整してもよい。
前記充放電制御回路は、前記三角波信号を入力する第1入力端子と、前記基準信号を入力する第2入力端子と、前記充放電回路による前記キャパシタの充放電を制御するための制御信号を出力する出力端子と、を有するコンパレータを備えてもよい。
前記基準電圧値切替回路は、
前記電源と固定電位との間で直列接続された複数の抵抗と、
前記複数の抵抗に対する前記第2入力端子の接点を、前記電源の電圧を前記三角波信号の上限電圧に分圧する第1接点と、前記電源の電圧を前記三角波信号の下限電圧に分圧する第2接点との間で切り替えるスイッチと、を有し、
前記基準信号調整回路は、
前記第2入力端子が前記第1接点に接続されたときに、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記第1基準電圧値になるように前記基準信号を調整し、
前記第2入力端子が前記第2接点に接続されたときに、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記第2基準電圧値になるように前記基準信号を調整してもよい。
前記スイッチは、前記出力端子から出力される前記制御信号が前記キャパシタの充電を指示する場合に、前記第2入力端子を前記第1接点に接続し、前記制御信号が前記キャパシタの放電を指示する場合に、前記第2入力端子を前記第2接点に接続してもよい。
前記基準信号調整回路は、一端が前記スイッチおよび前記第2入力端子に接続され、他端が固定電位に接続された第2のキャパシタを有してもよい。
前記第2のキャパシタは、前記スイッチによって前記第2入力端子が前記第1接点に接続されたときに、前記複数の抵抗のうちの前記第1接点と前記第2接点との間の第1抵抗および前記第2接点と前記固定電位との間の第2抵抗に接続され、前記スイッチによって前記第2入力端子が前記第2接点に接続されたときに、前記第2抵抗に接続されてもよい。
前記基準信号調整回路は、一端が前記スイッチおよび前記第2入力端子に接続され、他端が固定電位に接続された第2のキャパシタを有し、
前記スイッチは、
一端が前記第2のキャパシタの一端に接続され、他端が前記第1接点に接続され、制御端子が前記コンパレータの出力端子側に接続された第1スイッチング素子と、
一端が前記第2のキャパシタの一端に接続され、他端が前記第2接点に接続され、制御端子が前記コンパレータの出力端子側に接続された第2スイッチング素子と、を有してもよい。
前記第1入力端子は、非反転入力端子であり、
前記第2入力端子は、反転入力端子であり、
前記コンパレータは、前記キャパシタの充電から放電に切り替える場合に、前記出力端子からハイレベルの制御信号を出力し、一方、前記キャパシタの放電から充電に切り替える場合に、前記出力端子からローレベルの制御信号を出力し、
前記基準電圧切替回路は、一端が前記コンパレータの出力端子に接続され、他端が前記第1スイッチング素子の制御端子および前記第2スイッチング素子の制御端子に接続されたインバータを更に有し、
前記第1スイッチング素子は、前記ローレベルの制御信号を前記インバータで論理反転した第1反転信号によってオンし、前記ハイレベルの制御信号を前記インバータで論理反転した第2反転信号によってオフし、
前記第2スイッチング素子は、前記第1反転信号によってオフし、前記第2反転信号によってオンしてもよい。
前記第1入力端子は、非反転入力端子であり、
前記第2入力端子は、反転入力端子であり、
前記コンパレータは、前記キャパシタの充電から放電に切り替える場合に、前記出力端子からハイレベルの制御信号を出力し、一方、前記キャパシタの放電から充電に切り替える場合に、前記出力端子からローレベルの制御信号を出力し、
前記第1スイッチング素子は、前記ローレベルの制御信号によってオンし、前記ハイレベルの制御信号によってオフし、
前記第2スイッチング素子は、前記ローレベルの制御信号によってオフし、前記ハイレベルの制御信号によってオンしてもよい。
前記充放電回路は、
前記電源と前記キャパシタの一端との間に接続された第1定電流回路と、
一端が前記キャパシタの一端に接続され、制御端子が前記コンパレータの出力端子に接続されたトランジスタと、
前記トランジスタの他端と固定電位との間に接続された第2定電流回路と、を有してもよい。
電源から供給される電力によるキャパシタの充放電を制御し、前記キャパシタの充電電圧に応じた三角波信号を生成する充放電回路と、
前記三角波信号と基準信号とが入力され、前記三角波信号の電圧値と前記基準信号の基準電圧値とを比較し、比較結果に応じて前記キャパシタの充電と放電とを切り替えるように前記充放電回路を制御する充放電制御回路と、
前記基準信号を生成して前記充放電制御回路に出力し、前記基準信号の前記基準電圧値を切り替える基準電圧値切替回路と、
前記基準信号を調整する基準信号調整回路と、を備えた発振回路を制御し、
前記発振回路の制御は、
前記基準電圧値切替回路が、
前記充放電制御回路による前記キャパシタの放電から充電に切り替えるために、前記基準信号の前記基準電圧値を前記三角波信号の下限電圧値から上限電圧値に切り替え、一方、前記充放電制御回路による前記キャパシタの充電から放電に切り替えるために、前記基準信号の前記基準電圧値を前記上限電圧値から前記下限電圧値に切り替え、
前記基準信号調整回路が、
前記基準電圧値切替回路が前記基準電圧値を前記上限電圧値に切り替えたときに、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記上限電圧値よりも低い第1基準電圧値になるように前記基準信号を調整し、一方、前記基準電圧値切替回路が前記基準電圧値を前記下限電圧値に切り替えたときに、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記下限電圧値よりも高く前記第1基準電圧値よりも低い第2基準電圧値になるように前記基準信号を調整することを含む。
本発明によれば、基準信号調整回路によって基準信号の基準電圧値を調整することで、充放電制御回路の遅延時間を考慮して、三角波信号が上限電圧値および下限電圧値に達する前に充放電の制御を切り替えることで、オーバーシュートの発生を抑制することができる。
これにより、本発明によれば、三角波信号の周波数が高い場合においても、オーバーシュートが抑制された適正な波形の三角波信号を生成することができる。
先ず、第1の実施形態に係る発振回路およびその制御方法について説明する。図1は、第1の実施形態に係る発振回路1の一例を示す回路図である。図2は、第1の実施形態に係る発振回路1の動作波形図である。
充放電回路2は、電源から供給される電力による第1キャパシタC1の充放電を制御する回路である。
充放電制御回路3は、充放電回路2を制御する回路である。充放電制御回路3には、充放電回路2から出力された三角波信号Aと、後述する基準電圧値切替回路4から出力された基準信号Bとが入力される。基準信号Bは、例えば、図2に示すように、三角波信号Aよりも振幅が小さい三角波信号である。
基準電圧値切替回路4は、基準信号Bを生成して充放電制御回路3に出力し、基準信号Bの基準電圧値を切り替える回路である。
基準信号調整回路5は、基準信号Bを調整する回路である。
次に、インバータ41を省略した第2の実施形態について、第1の実施形態との差異を中心に説明する。図4は、第2の実施形態に係る発振回路1の一例を示す回路図である。
次に、基準信号調整回路5が更に抵抗を有する第3の実施形態について、第1の実施形態との差異を中心に説明する。図5は、第3の実施形態に係る発振回路1の一例を示す回路図である。
次に、第4の実施形態について、第1の実施形態との差異を中心に説明する。図6は、第4の実施形態に係る発振回路1の一例を示す回路図である。
次に、第5の実施形態について、第1の実施形態との差異を中心に説明する。図7は、第5の実施形態に係る発振回路1の一例を示す回路図である。
2 充放電回路
3 充放電制御回路
4 基準電圧値切替回路
5 基準信号調整回路
Claims (15)
- 電源から供給される電力によるキャパシタの充放電を制御し、前記キャパシタの充電電圧に応じた三角波信号を生成する充放電回路と、
前記三角波信号と基準信号とが入力され、前記三角波信号の電圧値と前記基準信号の基準電圧値とを比較し、比較結果に応じて前記キャパシタの充電と放電とを切り替えるように前記充放電回路を制御する充放電制御回路と、
前記基準信号を生成して前記充放電制御回路に出力し、前記基準信号の前記基準電圧値を切り替える基準電圧値切替回路と、
前記基準信号を調整する基準信号調整回路と、を備え、
前記基準電圧値切替回路は、
前記充放電制御回路による前記キャパシタの放電から充電に切り替えるために、前記基準信号の前記基準電圧値を前記三角波信号の下限電圧値から上限電圧値に切り替え、一方、前記充放電制御回路による前記キャパシタの充電から放電に切り替えるために、前記基準信号の前記基準電圧値を前記上限電圧値から前記下限電圧値に切り替え、
前記基準信号調整回路は、
前記基準電圧値切替回路が前記基準電圧値を前記上限電圧値に切り替えたときに、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記上限電圧値よりも低い第1基準電圧値になるように前記基準信号を調整し、一方、前記基準電圧値切替回路が前記基準電圧値を前記下限電圧値に切り替えたときに、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記下限電圧値よりも高く前記第1基準電圧値よりも低い第2基準電圧値になるように前記基準信号を調整することを特徴とする発振回路。 - 前記充放電制御回路は、
前記キャパシタの充電中に前記三角波信号の電圧値が前記第1基準電圧値に達した場合に、前記キャパシタの充電から放電に切り替えるように前記充放電回路を制御し、
前記キャパシタの放電中に前記三角波信号の電圧値が前記第2基準電圧値に達した場合に、前記キャパシタの放電から充電に切り替えるように前記充放電回路を制御することを特徴とする請求項1に記載の発振回路。 - 前記基準信号は、前記三角波信号よりも振幅が小さい三角波信号であることを特徴とする請求項1に記載の発振回路。
- 前記基準信号調整回路は、前記三角波信号の周波数が高いほど前記第1基準電圧値が小さくなり、かつ、前記第2基準電圧値が大きくなるように前記基準信号を調整することを特徴とする請求項1に記載の発振回路。
- 基準信号調整回路は、前記基準電圧値切替回路によって前記基準電圧値が前記上限電圧値に維持されている期間において、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記第2基準電圧値から前記第1基準電圧値まで増加するように前記基準信号を調整し、前記基準電圧値切替回路によって前記基準電圧値が前記下限電圧値に維持されている期間において、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記第1基準電圧値から前記第2基準電圧値まで減少するように前記基準信号を調整することを特徴とする請求項1に記載の発振回路。
- 前記充放電制御回路は、前記三角波信号を入力する第1入力端子と、前記基準信号を入力する第2入力端子と、前記充放電回路による前記キャパシタの充放電を制御するための制御信号を出力する出力端子と、を有するコンパレータを備えることを特徴とする請求項1に記載の発振回路。
- 前記基準電圧値切替回路は、
前記電源と固定電位との間で直列接続された複数の抵抗と、
前記複数の抵抗に対する前記第2入力端子の接点を、前記電源の電圧を前記三角波信号の上限電圧に分圧する第1接点と、前記電源の電圧を前記三角波信号の下限電圧に分圧する第2接点との間で切り替えるスイッチと、を有し、
前記基準信号調整回路は、
前記第2入力端子が前記第1接点に接続されたときに、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記第1基準電圧値になるように前記基準信号を調整し、
前記第2入力端子が前記第2接点に接続されたときに、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記第2基準電圧値になるように前記基準信号を調整することを特徴とする請求項6に記載の発振回路。 - 前記スイッチは、前記出力端子から出力される前記制御信号が前記キャパシタの充電を指示する場合に、前記第2入力端子を前記第1接点に接続し、前記制御信号が前記キャパシタの放電を指示する場合に、前記第2入力端子を前記第2接点に接続することを特徴とする請求項7に記載の発振回路。
- 前記基準信号調整回路は、一端が前記スイッチおよび前記第2入力端子に接続され、他端が固定電位に接続された第2のキャパシタを有することを特徴とする請求項7に記載の発振回路。
- 前記第2のキャパシタは、前記スイッチによって前記第2入力端子が前記第1接点に接続されたときに、前記複数の抵抗のうちの前記第1接点と前記第2接点との間の第1抵抗および前記第2接点と前記固定電位との間の第2抵抗に接続され、前記スイッチによって前記第2入力端子が前記第2接点に接続されたときに、前記第2抵抗に接続されることを特徴とする請求項9に記載の発振回路。
- 前記基準信号調整回路は、一端が前記スイッチおよび前記第2入力端子に接続され、他端が固定電位に接続された第2のキャパシタを有し、
前記スイッチは、
一端が前記第2のキャパシタの一端に接続され、他端が前記第1接点に接続され、制御端子が前記コンパレータの出力端子側に接続された第1スイッチング素子と、
一端が前記第2のキャパシタの一端に接続され、他端が前記第2接点に接続され、制御端子が前記コンパレータの出力端子側に接続された第2スイッチング素子と、を有することを特徴とする請求項7に記載の発振回路。 - 前記第1入力端子は、非反転入力端子であり、
前記第2入力端子は、反転入力端子であり、
前記コンパレータは、前記キャパシタの充電から放電に切り替える場合に、前記出力端子からハイレベルの制御信号を出力し、一方、前記キャパシタの放電から充電に切り替える場合に、前記出力端子からローレベルの制御信号を出力し、
前記基準電圧値切替回路は、一端が前記コンパレータの出力端子に接続され、他端が前記第1スイッチング素子の制御端子および前記第2スイッチング素子の制御端子に接続されたインバータを更に有し、
前記第1スイッチング素子は、前記ローレベルの制御信号を前記インバータで論理反転した第1反転信号によってオンし、前記ハイレベルの制御信号を前記インバータで論理反転した第2反転信号によってオフし、
前記第2スイッチング素子は、前記第1反転信号によってオフし、前記第2反転信号によってオンすることを特徴とする請求項11に記載の発振回路。 - 前記第1入力端子は、非反転入力端子であり、
前記第2入力端子は、反転入力端子であり、
前記コンパレータは、前記キャパシタの充電から放電に切り替える場合に、前記出力端子からハイレベルの制御信号を出力し、一方、前記キャパシタの放電から充電に切り替える場合に、前記出力端子からローレベルの制御信号を出力し、
前記第1スイッチング素子は、前記ローレベルの制御信号によってオンし、前記ハイレベルの制御信号によってオフし、
前記第2スイッチング素子は、前記ローレベルの制御信号によってオフし、前記ハイレベルの制御信号によってオンすることを特徴とする請求項11に記載の発振回路。 - 前記充放電回路は、
前記電源と前記キャパシタの一端との間に接続された第1定電流回路と、
一端が前記キャパシタの一端に接続され、制御端子が前記コンパレータの出力端子に接続されたトランジスタと、
前記トランジスタの他端と固定電位との間に接続された第2定電流回路と、を有することを特徴とする請求項6に記載の発振回路。 - 電源から供給される電力によるキャパシタの充放電を制御し、前記キャパシタの充電電圧に応じた三角波信号を生成する充放電回路と、
前記三角波信号と基準信号とが入力され、前記三角波信号の電圧値と前記基準信号の基準電圧値とを比較し、比較結果に応じて前記キャパシタの充電と放電とを切り替えるように前記充放電回路を制御する充放電制御回路と、
前記基準信号を生成して前記充放電制御回路に出力し、前記基準信号の前記基準電圧値を切り替える基準電圧値切替回路と、
前記基準信号を調整する基準信号調整回路と、を備えた発振回路を制御し、
前記発振回路の制御は、
前記基準電圧値切替回路が、
前記充放電制御回路による前記キャパシタの放電から充電に切り替えるために、前記基準信号の前記基準電圧値を前記三角波信号の下限電圧値から上限電圧値に切り替え、一方、前記充放電制御回路による前記キャパシタの充電から放電に切り替えるために、前記基準信号の前記基準電圧値を前記上限電圧値から前記下限電圧値に切り替え、
前記基準信号調整回路が、
前記基準電圧値切替回路が前記基準電圧値を前記上限電圧値に切り替えたときに、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記上限電圧値よりも低い第1基準電圧値になるように前記基準信号を調整し、一方、前記基準電圧値切替回路が前記基準電圧値を前記下限電圧値に切り替えたときに、前記充放電制御回路に出力される前記基準電圧値が前記下限電圧値よりも高く前記第1基準電圧値よりも低い第2基準電圧値になるように前記基準信号を調整することを含むことを特徴とする発振回路の制御方法。
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