JPH0218608B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0218608B2 JPH0218608B2 JP56161667A JP16166781A JPH0218608B2 JP H0218608 B2 JPH0218608 B2 JP H0218608B2 JP 56161667 A JP56161667 A JP 56161667A JP 16166781 A JP16166781 A JP 16166781A JP H0218608 B2 JPH0218608 B2 JP H0218608B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filter
- phase
- output signal
- frequency
- circuit
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B28/00—Generation of oscillations by methods not covered by groups H03B5/00 - H03B27/00, including modification of the waveform to produce sinusoidal oscillations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
Description
本発明は安定な動作を行わせることができる正
弦波発生回路に関するものである。 従来、信号発生器等に用いる位相の安定な正弦
波発生回路としては、源発振器の出力を高調波を
除去するフイルター回路を経由して所望の信号を
取り出すように構成していた。しかしながらこの
種のフイルター回路には、LCフイルターを使用
するものが多い。ところが上記LCフイルターの
カツトオフ周波数0の近傍は第１図に示すように
位相特性が急激に変化する領地にあるので、LC
フイルターを構成する回路素子の特性のバラツキ
或いは温度変化により或いは経年変化に対して安
定な特性が得られない欠点があつた。 本発明は上記の欠点を除去したもので、以下そ
の一実施例と共に説明する。 第２図は正弦波発生回路の構成を示す回路図、
第４図および第５図はその動作を説明するための
波形図、第３図はフイルターの振幅位相の関係を
示す図である。 第２図において、１は階段波発生回路部、２は
フイルター回路部であつて、これらは以下に示す
各回路部品により構成される。即ち、３はクロツ
クパルスの入力端子、４はクロツク入力端子CK、
出力端子Q0〜Q3を有するカウンター、５，６は
第１、第２のイク、スクルーシブ・オアー回路、
７，８はそれぞれクロツク入力端子CK、制御端
子Ｄ、出力端子Ｑ，を有するＤフリツプフロツ
プ、１０は演算増幅器、R1〜R5はそれぞれ抵抗、
C1〜C3はそれぞれコンデンサである。なおこの
実施例では電源（図示せず）として正負両方の電
圧を発生するものを用いるものとする。 第５図において、イは端子３に加わるクロツク
パルス、ロ，ハ，ニ，ホはそれぞれカウンタ４の
出力端子Q0，Q1，Q2，Q3の出力、ヘ，トはそれ
ぞれイクスクルージブ・オアー回路５，６の出
力、チはＤフリツプフロツプの端子Ｑの出力、リ
はＤフリツプフロツプ８の端子の出力、ヌは演
算増幅器１０の出力である。 次にこの実施例の動作について説明する。 本実施例において、階段波発生回路部１はデイ
ジタル手段によりできるだけ高調波成分の少ない
信号源を使用し、フイルター回路部２は前記信号
源からの階段波波形の高次高調波の除去を受持ち
両者で高調波含有率の低い発振回路を実現する。
より具体的には、階段波発生回路部１は、偶数次
成分と奇数次成分のうち第５次までの成分を含ま
ないような階段波形を用い、一方フイルター回路
部２は主として第７次の高調波成分を除去するよ
うにしておく。上記条件を満足する階段波波形と
して階段波波形をフーリエ解析して、階段波の各
段の振幅比と時間間隔を以下のように定めた。即
ち第４図に示すよう０レベルに対して正負に対称
でそれぞれ振幅がe1，e2、時間々隔t1，t2の階段
波において、前記e1：e2＝１：√２に、またt1：
t2＝１：２に選択したもので、第２図に示す実施
例はそのような階段波を発生することができる。 次にe1とe2，t1とt2の関係についてフーリエ級
数をもとに説明する。第６図のような波形をフー
リエ展開すると第６図は偶関数であるから、 ｆ（ｔ）＝a0＋∞ 〓n=1 aocosnωt a0＝２／Ｔ｛C∫T/8 0dt＋B∫T/4 T/8dt＋A∫3/8T T/4dt｝ ＝１／４（Ａ＋Ｂ＋Ｃ） ao＝４／Ｔ∫T/2 0（ｔ）cos nωtdt ＝Ｔ／４｛∫T/8 0Ccos nωtdt＋∫T/4 T/8Bcos nωtdt ＋∫3/8T T/4Acos nωtdt｝ ここでＴ＝2π／ωであるから ao＝２／nπ｛Ａ（sin3nπ／４−sinnπ／２） ＋Ｂ（sinnπ／２−sinnπ／４）＋Csinnπ／４｝ 従つて、基本波成分は a1＝１／π｛（√２−２）（Ａ−Ｂ）＋√２Ｃ｝ また、高調波成分は、 a2＝−１／π（Ａ＋Ｂ−Ｃ） a3＝１／3π｛（√２＋２）（Ａ−Ｂ）＋√２Ｃ｝ a4＝０ a5＝−１／5π｛（√２＋２）（Ａ−Ｂ）＋√２Ｃ） a6＝２／3π（Ａ＋Ｂ−Ｃ） a7＝１／7π｛（２−√２）（Ａ−Ｂ）−√２Ｃ｝ a8＝０ a9＝１／9π｛（√２−２）（Ａ−Ｂ）＋√２Ｃ｝ a10＝−１／5π（Ａ＋Ｂ−Ｃ） 〓 〓 ここで、Ｂ＝（１＋√２）Ａ Ｃ＝（２＋√２）Ａ （従つて、第４図ではl1：l2＝１：√２）の関係
にすれば となる。 従つて、 となる。 よつて合成信号の振幅を
弦波発生回路に関するものである。 従来、信号発生器等に用いる位相の安定な正弦
波発生回路としては、源発振器の出力を高調波を
除去するフイルター回路を経由して所望の信号を
取り出すように構成していた。しかしながらこの
種のフイルター回路には、LCフイルターを使用
するものが多い。ところが上記LCフイルターの
カツトオフ周波数0の近傍は第１図に示すように
位相特性が急激に変化する領地にあるので、LC
フイルターを構成する回路素子の特性のバラツキ
或いは温度変化により或いは経年変化に対して安
定な特性が得られない欠点があつた。 本発明は上記の欠点を除去したもので、以下そ
の一実施例と共に説明する。 第２図は正弦波発生回路の構成を示す回路図、
第４図および第５図はその動作を説明するための
波形図、第３図はフイルターの振幅位相の関係を
示す図である。 第２図において、１は階段波発生回路部、２は
フイルター回路部であつて、これらは以下に示す
各回路部品により構成される。即ち、３はクロツ
クパルスの入力端子、４はクロツク入力端子CK、
出力端子Q0〜Q3を有するカウンター、５，６は
第１、第２のイク、スクルーシブ・オアー回路、
７，８はそれぞれクロツク入力端子CK、制御端
子Ｄ、出力端子Ｑ，を有するＤフリツプフロツ
プ、１０は演算増幅器、R1〜R5はそれぞれ抵抗、
C1〜C3はそれぞれコンデンサである。なおこの
実施例では電源（図示せず）として正負両方の電
圧を発生するものを用いるものとする。 第５図において、イは端子３に加わるクロツク
パルス、ロ，ハ，ニ，ホはそれぞれカウンタ４の
出力端子Q0，Q1，Q2，Q3の出力、ヘ，トはそれ
ぞれイクスクルージブ・オアー回路５，６の出
力、チはＤフリツプフロツプの端子Ｑの出力、リ
はＤフリツプフロツプ８の端子の出力、ヌは演
算増幅器１０の出力である。 次にこの実施例の動作について説明する。 本実施例において、階段波発生回路部１はデイ
ジタル手段によりできるだけ高調波成分の少ない
信号源を使用し、フイルター回路部２は前記信号
源からの階段波波形の高次高調波の除去を受持ち
両者で高調波含有率の低い発振回路を実現する。
より具体的には、階段波発生回路部１は、偶数次
成分と奇数次成分のうち第５次までの成分を含ま
ないような階段波形を用い、一方フイルター回路
部２は主として第７次の高調波成分を除去するよ
うにしておく。上記条件を満足する階段波波形と
して階段波波形をフーリエ解析して、階段波の各
段の振幅比と時間間隔を以下のように定めた。即
ち第４図に示すよう０レベルに対して正負に対称
でそれぞれ振幅がe1，e2、時間々隔t1，t2の階段
波において、前記e1：e2＝１：√２に、またt1：
t2＝１：２に選択したもので、第２図に示す実施
例はそのような階段波を発生することができる。 次にe1とe2，t1とt2の関係についてフーリエ級
数をもとに説明する。第６図のような波形をフー
リエ展開すると第６図は偶関数であるから、 ｆ（ｔ）＝a0＋∞ 〓n=1 aocosnωt a0＝２／Ｔ｛C∫T/8 0dt＋B∫T/4 T/8dt＋A∫3/8T T/4dt｝ ＝１／４（Ａ＋Ｂ＋Ｃ） ao＝４／Ｔ∫T/2 0（ｔ）cos nωtdt ＝Ｔ／４｛∫T/8 0Ccos nωtdt＋∫T/4 T/8Bcos nωtdt ＋∫3/8T T/4Acos nωtdt｝ ここでＴ＝2π／ωであるから ao＝２／nπ｛Ａ（sin3nπ／４−sinnπ／２） ＋Ｂ（sinnπ／２−sinnπ／４）＋Csinnπ／４｝ 従つて、基本波成分は a1＝１／π｛（√２−２）（Ａ−Ｂ）＋√２Ｃ｝ また、高調波成分は、 a2＝−１／π（Ａ＋Ｂ−Ｃ） a3＝１／3π｛（√２＋２）（Ａ−Ｂ）＋√２Ｃ｝ a4＝０ a5＝−１／5π｛（√２＋２）（Ａ−Ｂ）＋√２Ｃ） a6＝２／3π（Ａ＋Ｂ−Ｃ） a7＝１／7π｛（２−√２）（Ａ−Ｂ）−√２Ｃ｝ a8＝０ a9＝１／9π｛（√２−２）（Ａ−Ｂ）＋√２Ｃ｝ a10＝−１／5π（Ａ＋Ｂ−Ｃ） 〓 〓 ここで、Ｂ＝（１＋√２）Ａ Ｃ＝（２＋√２）Ａ （従つて、第４図ではl1：l2＝１：√２）の関係
にすれば となる。 従つて、 となる。 よつて合成信号の振幅を
【式】とす
ると、基準波成分の振幅は
【式】とな
る。
この信号をローパスフイルタに通すと、基本波
成分は約20dB減衰し、
成分は約20dB減衰し、
【式】となる。
このとき、７次以上の奇数次高調波xoは波形合成
効果で１／ｎ減衰し、フイルタ効果で１／10nに減衰す るので
効果で１／ｎ減衰し、フイルタ効果で１／10nに減衰す るので
【式】となりフイルタ出
力の基本波に対し
40log ｎ
減衰する。これは、例えば７次で34dB、次で
38dB、11次で42dBとなる。 よつて、フイルタ出力では正弦波に極めて近い
信号が得られる。 なお（t1：t2＝１：２）の関係は、偶関数のた
め当然である。 入力端子３に加わつたクロツク信号がカウンタ
ー４のクロツク端子CKに入力されることにより、
出力端子Q0〜Q3からはそれぞれのクロツク信号
を1/2〜1/16に分周した出力が出力される。 イクスクルーシブ・オアー回路５に前記カウン
ター４の出力端子Q2，Q3の出力を入力すると共
に、この第１のイクスクルーシブ・オアー回路５
の出力と前記カウンター４の出力端子Q1の出力
とを第２のイクスクルーシブ・オアー回路６の入
力とし、これら第１、第２のイクスクルーシブ
OR回路５，６の出力をそれぞれ第１、第２のＤ
フリツプフロツプ７，８の制御端子Ｄに入力す
る。同時に前記入力端子１からのクロツク信号に
同期させてラツチを行ない、第１のＤフリツプフ
ロツプ７の端子Ｑの出力を抵抗R1を介して、ま
た第２のフリツプフロツプ８の端子の出力を抵
抗R2を介して合成することにより０電圧レベル
に対して正負対称な階段波形の信号を得ている。
なお前記抵抗R1，R2の値は第４図のe1とe2の比
を考慮して定めればよい。次に前記階段波形の信
号を演算増幅器１０と前記抵抗R1，R2及びコン
デンサC1により形成されるミラー積分回路に入
力して、積分作用により高調波を除去した後さら
に、抵抗R3とコンデンサーC2で構成される第１
のCRフイルター（積分器）と抵抗R4及びコンデ
ンサC3により形成される第２のフイルター（積
分器）の両方によりさらに高調波成分の除去を図
つている。この場合に第３図に示したように、例
えば第１、第２のフイルターのカツトオフ周波数
1、2をそれぞれ、1＝1/100、2＝10・0に選
び、これら第１のフイルターで0.57゜、第２のフ
イルターで89.43゜の位相遅れがあり、両方で合計
90゜の位相遅れを得ている。前記第１、第２のフ
イルターの周波数0における位相はそれぞれ0゜及
び90゜の近辺にあつて、周波数の変化に対し位相
量の変化の少ない領域にあることになるのでフイ
ルター回路の位相特性は安定に動作する。さら
に、前記第１、第２のフイルターによる位相遅れ
（−90゜）の出力を抵抗R5を介して演算増幅器の一
端子に帰還してある。ミラー積分器の位相進みは
90゜であるので合計すれば0゜（同相）の帰還にな
る。上記構成によれば、階段波発生回路１を６次
以下の高調波成分の少なくなるようにできると共
に、第１、第２のフイルターそれぞれが合成のカ
ツトオフ周波数0で位相的に安定な領域で動作す
る。しかも前記第１、第２のフイルターの出力を
抵抗R5を介して演算増幅１０の入力９に直流帰
還することによつて、フイルター回路２を安定に
動作される一方で、実測によれば綜合で、第７次
までの各高調波成分で−60dB以下、また温度変
化（０℃〜100℃）の間の位相変化量±0.5゜以下
という高い高調波減衰度並に安定度を有する正弦
波発生回路が実現できる。なお、上記実施例では
CRフイルターを２段で構成する例を示したが、
これはCRフイルターの各段が位相が安定領域に
ある３個以上の組合せで構成しても良いことはい
うまでもない。 以上説明したように本発明によれば、階段波波
形をミラー積分回路及びそれぞれ位相特性が安定
な領域で動作する複数個のCRフイルター回路と
組み合せ動作させることによつて、安定でしかも
高性能な正弦波発生回路が実現でき、その工業的
価値は大である。
38dB、11次で42dBとなる。 よつて、フイルタ出力では正弦波に極めて近い
信号が得られる。 なお（t1：t2＝１：２）の関係は、偶関数のた
め当然である。 入力端子３に加わつたクロツク信号がカウンタ
ー４のクロツク端子CKに入力されることにより、
出力端子Q0〜Q3からはそれぞれのクロツク信号
を1/2〜1/16に分周した出力が出力される。 イクスクルーシブ・オアー回路５に前記カウン
ター４の出力端子Q2，Q3の出力を入力すると共
に、この第１のイクスクルーシブ・オアー回路５
の出力と前記カウンター４の出力端子Q1の出力
とを第２のイクスクルーシブ・オアー回路６の入
力とし、これら第１、第２のイクスクルーシブ
OR回路５，６の出力をそれぞれ第１、第２のＤ
フリツプフロツプ７，８の制御端子Ｄに入力す
る。同時に前記入力端子１からのクロツク信号に
同期させてラツチを行ない、第１のＤフリツプフ
ロツプ７の端子Ｑの出力を抵抗R1を介して、ま
た第２のフリツプフロツプ８の端子の出力を抵
抗R2を介して合成することにより０電圧レベル
に対して正負対称な階段波形の信号を得ている。
なお前記抵抗R1，R2の値は第４図のe1とe2の比
を考慮して定めればよい。次に前記階段波形の信
号を演算増幅器１０と前記抵抗R1，R2及びコン
デンサC1により形成されるミラー積分回路に入
力して、積分作用により高調波を除去した後さら
に、抵抗R3とコンデンサーC2で構成される第１
のCRフイルター（積分器）と抵抗R4及びコンデ
ンサC3により形成される第２のフイルター（積
分器）の両方によりさらに高調波成分の除去を図
つている。この場合に第３図に示したように、例
えば第１、第２のフイルターのカツトオフ周波数
1、2をそれぞれ、1＝1/100、2＝10・0に選
び、これら第１のフイルターで0.57゜、第２のフ
イルターで89.43゜の位相遅れがあり、両方で合計
90゜の位相遅れを得ている。前記第１、第２のフ
イルターの周波数0における位相はそれぞれ0゜及
び90゜の近辺にあつて、周波数の変化に対し位相
量の変化の少ない領域にあることになるのでフイ
ルター回路の位相特性は安定に動作する。さら
に、前記第１、第２のフイルターによる位相遅れ
（−90゜）の出力を抵抗R5を介して演算増幅器の一
端子に帰還してある。ミラー積分器の位相進みは
90゜であるので合計すれば0゜（同相）の帰還にな
る。上記構成によれば、階段波発生回路１を６次
以下の高調波成分の少なくなるようにできると共
に、第１、第２のフイルターそれぞれが合成のカ
ツトオフ周波数0で位相的に安定な領域で動作す
る。しかも前記第１、第２のフイルターの出力を
抵抗R5を介して演算増幅１０の入力９に直流帰
還することによつて、フイルター回路２を安定に
動作される一方で、実測によれば綜合で、第７次
までの各高調波成分で−60dB以下、また温度変
化（０℃〜100℃）の間の位相変化量±0.5゜以下
という高い高調波減衰度並に安定度を有する正弦
波発生回路が実現できる。なお、上記実施例では
CRフイルターを２段で構成する例を示したが、
これはCRフイルターの各段が位相が安定領域に
ある３個以上の組合せで構成しても良いことはい
うまでもない。 以上説明したように本発明によれば、階段波波
形をミラー積分回路及びそれぞれ位相特性が安定
な領域で動作する複数個のCRフイルター回路と
組み合せ動作させることによつて、安定でしかも
高性能な正弦波発生回路が実現でき、その工業的
価値は大である。
第１図は従来のLCフイルターの位相特性図、
第２図は本発明の一実施例による正弦波発生回路
のブロツク図、第３図ａ，ｂはそれぞれそのRC
フイルターの振幅特性図および位相特性図、第４
図、第５図はその要部の信号波形図、第６図は一
般の階段状波形図である。 ７，８……フリツプフロツプ、１０……演算増
幅器、C1，C2，C3……コンデンサ、R3，R4，R5
……抵抗。
第２図は本発明の一実施例による正弦波発生回路
のブロツク図、第３図ａ，ｂはそれぞれそのRC
フイルターの振幅特性図および位相特性図、第４
図、第５図はその要部の信号波形図、第６図は一
般の階段状波形図である。 ７，８……フリツプフロツプ、１０……演算増
幅器、C1，C2，C3……コンデンサ、R3，R4，R5
……抵抗。
Claims (1)
- １ 時間間隔を１：２、振幅を１：√２に設定し
た階段波発生回路部と、この階段波発生回路部の
出力信号を入力し、位相を90゜進ませ、高次高調
波を除去するミラー積分回路と、このミラー積分
回路の出力信号を入力し、この出力信号の周波数
の10倍の周波数をカツトオフ周波数として0.57゜
位相を遅らせる第１のフイルタと、この第１のフ
イルタの出力信号を入力し、この出力信号の周波
数の10分の１の周波数をカツトオフ周波数として
89.43゜位相を遅らせる第２のフイルタとを備え、
上記第１のフイルタと第２のフイルタの合計の位
相遅れを90゜とし、上記ミラー積分回路の90゜の位
相進みと合成することにより全体として安定な周
波数領域で動作させ、上記階段波発生回路部によ
り５次までの高調波成分を含まないようにし、上
記第１、第２フイルタにより７次以上の高調波成
分を除去することを特徴とする正弦波発生回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56161667A JPS5862903A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 正弦波発生回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56161667A JPS5862903A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 正弦波発生回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5862903A JPS5862903A (ja) | 1983-04-14 |
| JPH0218608B2 true JPH0218608B2 (ja) | 1990-04-26 |
Family
ID=15739540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56161667A Granted JPS5862903A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 正弦波発生回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5862903A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0450421A (ja) * | 1990-06-20 | 1992-02-19 | Hino Motors Ltd | ディーゼル・エンジンに使用される排ガス浄化装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59165512A (ja) * | 1983-03-09 | 1984-09-18 | Canon Inc | 高調波除去装置 |
| US5003709A (en) * | 1988-03-31 | 1991-04-02 | Rikio Co., Ltd. | Prick-preventing shoe |
-
1981
- 1981-10-09 JP JP56161667A patent/JPS5862903A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0450421A (ja) * | 1990-06-20 | 1992-02-19 | Hino Motors Ltd | ディーゼル・エンジンに使用される排ガス浄化装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5862903A (ja) | 1983-04-14 |
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