JPH025323B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH025323B2
JPH025323B2 JP55155586A JP15558680A JPH025323B2 JP H025323 B2 JPH025323 B2 JP H025323B2 JP 55155586 A JP55155586 A JP 55155586A JP 15558680 A JP15558680 A JP 15558680A JP H025323 B2 JPH025323 B2 JP H025323B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
differential amplifier
input
output
current
voltage
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP55155586A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5673905A (en
Inventor
Toraubu Sutefuan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hewlett Packard Japan Inc
Original Assignee
Yokogawa Hewlett Packard Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Hewlett Packard Ltd filed Critical Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Publication of JPS5673905A publication Critical patent/JPS5673905A/ja
Publication of JPH025323B2 publication Critical patent/JPH025323B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION 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
    • H03B28/00Generation 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)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は三角波信号を正弦波信号に変換する波
形整形回路に関する。
三角波信号を正弦波信号に変換する手段として
ダイオード回路が従来から知られている。前記ダ
イオード回路とは、いくつかの直線区分を組合せ
て正弦波形を構成しようとするものである。従つ
てより正弦波に近づけようとするには、多数の直
線区分を組合せなければならない。そのため回路
は複雑且つ高価になるという欠点を有する。
従来技術に係る第2の波形整形回路として、
IEEEジヤーナル・オブ・ソリツドステート・サ
ーキツト(Journal of Solid State Circuit)
1976年6月号第418ページ記載の回路が知られて
いる。かかる回路は、トランジスタ差動増幅器の
非直線特性を利用して三角波信号から正弦波信号
を得ようとするものである。この方法によるとひ
ずみ率の小さな正弦波を得ることができるが、最
大振幅値又は最小振幅値の各点において折れ目が
生じるという欠点を有する。即ち前記折れ目にお
いては、得られた正弦波の第1次導関数が不連続
的な値をとることになる。なぜなら差動増幅器の
入力信号対出力信号の関係を表わす非直線特性グ
ラフにおいて、入力信号が十分大きくなつた場合
にも当該グラフの傾きが完全に零となつていない
からである。
従来技術に係る第3の波形整形回路として、ド
イツ特許公報第2613338号記載の回路が知られて
いる。かかる回路は、非直線特性を有する差動増
幅器と直線特性を有する差動増幅器を有してい
る。そして三角波信号はこれら両増幅器に同時に
印加され、両増幅器の出力信号の差が出力として
取出される。従つて、この回路はその端ではゼロ
か場合によつては負の傾きを持つような合成され
た伝達特性を有する。回路をその合成された特性
上で傾きが丁度ゼロになる点まで振ることによ
り、折れ目のない正弦波の波形を生成することが
できる。しかし、このような回路では2つの信号
の差をとつているので、誤差論において良く知ら
れているように出力における相対誤差が大きくな
つてしまうという問題がある。
よつて本発明の目的は三角波入力信号に応答し
て誤差の少ない正弦波出力信号を発生することに
ある。
以下、図面を用いて本発明を詳述する。
第1図は本発明の一実施例による波形整形回路
を示す。本回路は正弦波整形器1、入力マルチプ
ライヤ2、出力マルチプライヤ3に大別される。
正弦波整形器1は3個の差動増幅器11,12,
13から成る。
入力マルチプライヤ2は2個のNPNトランジ
スタT1及びT2から成る。トランジスタT1及びT2
のエミツタは共に電流源ITに接続される。なお電
流源ITから流れ出す電流の大きさも慣例に従い、
図中においてITと表示する。トランジスタT1及び
T2のベースはそれぞれ入力端子15,17に接
続されると共に、ダイオードD1,D2を介して接
地される。入力端子15,17はそれぞれIE・X
及びIE・(1−X)の大きさを有する電流源に接
続される。ここでIEは定数であり、Xは三角波状
に変化する変数である。
入力マルチプライヤ2の目的は、温度に依存し
ない入力電流を温度に依存する電流に変換するこ
とである。そのため電流源ITは絶対温度に比例し
た電流を供給するように設計される。そして入力
マルチプライヤ2の出力電流はそれぞれIE・(1
−X)及びIE・Xとなり、これら電流値は絶対温
度に比例する。
トランジスタT1及びT2のコレクタは節点A及
びBに接続されている。これら節点A及びBは抵
抗器Rpを介して接地される。従つて節点A及び
Bの間の電圧降下は絶対温度に比例する。
節点Aは、NPNトランジスタT3(差動増幅器
11に含まれる)及びNPNトランジスタT6(差
動増幅器12に含まれる)のベースに接続され
る。節点Bは、NPNトランジスタT4(差動増幅
器11に含まれる)及びNPNトランジスタT7
(差動増幅器13に含まれる)のベースに接続さ
れる。同様に節点Cは、NPNトランジスタT5
(差動増幅器12に含まれる)及びNPNトランジ
スタT8(差動増幅器13に含まれる)のベースに
接続される。節点Cは抵抗器Rpを介して接地さ
れると共に、電流源IBにも接続される。
ここで IB=IT(1/2+KB) である(KB=定数)。
波形整形動作は主として差動増幅器11により
行われ、差動増幅器12及び13は差動増幅器1
1の動作特性を補正するために用いられる。その
結果として、折れ目のない(即ち連続的な一次関
数を有する)正弦波信号が得られる(詳細は第2
図において述べる)。
差動増幅器11を構成するトランジスタT3
びT4のエミツタは、それぞれ抵抗器R、ダイオ
ードD3及びD4、抵抗器Rを介して電流源ITK1
接続される。同様にトランジスタT5及びT6のエ
ミツタ、トランジスタT7及びT8のエミツタはそ
れぞれ抵抗器Rを介して別個の電流源ITK2に接続
される。
節点A,B間の電圧をUAB、節点B,C間の電
圧をUBC、節点C,A間の電圧をUACとする。
先ず差動増幅器11に着目して、その入力電圧
であるUABとそのトランジスタT3とT4への電流
の分配率と言うべき係数Z1(0≦Z1≦1)との関
係を求める。なお、この係数Z1の値は波形整形回
路への入力における変数Xの値に従つて変化する
可変係数である。この差動増幅器11の電流源と
トランジスタT3のベースとの間の電圧UAはこの
間を流れる電流ITK1Z1による電圧降下である。す
なわち UA=(トランジスタT3のベース・エミツタ接合における
電圧降下)+(抵抗Rにおける電圧降下) +(ダイオードD3における電圧降下)+(抵抗Rにお
ける電圧降下) ここで上式の右辺の第1項と第3項は何れも UT1n(I/I0(T)) と表すことができる。ここにおいて、UTは半導
体分野で周知のいわゆる熱電圧(thermal
voltage)であり、絶対温度Tに比例する。Iは
これらの接合を流れる電流であり、この場合はIT
K1Z1である。なおK1は定数である。またI0(T)
は飽和電流であり、これも絶対温度Tの関数であ
る。1nは自然対数を表す。これにより、上式を
整理することにより UA=2UT1n(ITK1Z1/I0(T)) +2RITK1Z1 を得る。
差動増幅器11の電流源とトランジスタT4
ベースとの間の電圧UBは、トランジスタT4のコ
レクタ電流がITK1(1−Z1)であることに注意す
れば、UAの場合と同様にして、 UB=2UT×1n(ITK1(1−Z1)/I0(T)) +2RITK1(1−Z1) と表すことができる。従つて UAB=UA−UB=2UT1n(Z1/(1−Z1)) +2ITRK1(2Z1−1) なおここで注目すべきことは、入力マルチプラ
イヤ2に先に述べた温度特性を持たせることによ
り差動増幅器11の温度ドリフトが係数Z1に影響
を与えないような温度補償がなされていることで
ある。すなわち入力マルチプライヤ2の出力電流
IT(1−X)、ITXはともに絶対温度Tに比例する
量であることから、電圧UABも絶対温度Tに比例
する。一方、上式の右辺もUT、ITについてすでに
述べたことから絶対温度Tに比例する。その結果
上式の両辺を絶対温度Tで割れば、上式から絶対
温度Tに影響を受ける項はなくなるので(抵抗R
の温度係数は充分小さいとする)、係数Z1は温度
に依存しないことがわかる。
また、他の2つの電圧UAC、UBCも同様にして
求められる。以上の結果をまとめて以下に式(1)な
いし(3)として示す。
UAB=2UT1nZ1/1−Z1+2ITRK1(2Z1−1) (1) UAC=UT1nZ2/1−Z2+ITRK2(2Z2−1) (2) UBC=UT1nZ3/1−Z3+ITRK2(2Z3−1) (3) ここでK2は定数であり、Z2、Z3はZ1と同様な
可変の係数である。
トランジスタT3、T5、T7のコレクタは並列に
接続され、電流ISを生じる。同様にトランジスタ
T4、T6、T8のコレクタは並列に接続され、電流
Sを生じる。電流IS及びSは正弦波状の変化を
なす電流となつているが、これらの値は絶対温度
に比例する。それは上述した式(1)ないし(3)中の全
ての項が絶対温度に比例しているからである。そ
のため出力マルチプライヤ3を用いて、この温度
依存性が打ち消される。
出力マルチプライヤ3は2個のNPNトランジ
スタT9及びT10から成つている。これらトランジ
スタT9及びT10のエミツタは共に定電流源IAに接
続される。トランジスタT9及びT10のベースには
正弦波整形器1の出力信号(ISS)が印加さ
れる。更にトランジスタT9及びT10のベースはそ
れぞれダイオードD5、及びD6を介して接地され
る。そして出力端子19及び21に生じる電流は
IA・Y及びIT・(1−Y)となる。ここでYは正
弦波的に変化する係数である。
本実施例においてXは0.25ないし0.75の値をと
り、ITは25℃において10mAである。その他の定
数は次に示される通りである。
R=4.4オーム R0=40オーム K1=0.64 K2=0.179 KB=0.35 第2図は、第1図に示した差動増幅器11,1
2,13の各々の差動出力である差動電流と入力
印加電圧UABとの関係を示したグラフである。こ
こでUABとは、既述の如く、節点AとBの間に生
じる電圧である。本グラフを参照することによ
り、如何にして正弦波出力信号が得られるかを知
ることができる。以下、第1図及び第2図を参照
してこれを説明する。
図示されたグラフ31は正弦波整形器1に印加
される三角波電圧UABを表わす。またグラフ33
は差動増幅器11の入出力特性を表わす。即ち入
力印加電圧UABが小さ範囲においては直線性を示
すが、UABが大になるにつれ飽和状態を呈する。
しかしその傾きが零になることはないため、入力
印加電圧UABの増加に伴い、出力電流もわずかな
がら増加していく。一方グラフ35及び37はそ
れぞれ差動増幅器12及び13の動作特性を表わ
している。これら差動増幅器12及び13の動作
特性は、グラフ35及び37に見られる如く、そ
の動作点は正及び負方向に等量だけシフトされて
いる。
更にグラフ33に示される「傾き」と逆の傾き
を有している。即ちUABが正方向に向かうに応じ
てグラフ37は降下し、UABが負方向に向かうに
応じてグラフ35は上昇している。従つてこれら
3つの特性を重ね合わせることより、グラフ39
に示される特性が得られる。その結果として、第
2図右方に示される如く、正弦波状差動出力電流
(ISS)41が得られる。
なお第2図に示された電流I1、I2、I3はそれぞ
れ差動増幅器11,12,13の差動電流
(differential current)を表わし、その大きさは
次式で与えられる。
I1=ITK1(2Z1−1) I2=ITK2(2Z2−1) I3=ITK3(2Z3−1) ISS=I1+I2+I3 第3図は、本実施例により得られた正弦波信号
41が正確な正弦波信号に対していかほどの誤差
を有しているかを示したグラフである。本図にお
いてグラフ43は誤差(単位はパーミルである)
を表わしている。グラフ43によると最大誤差は
±2.2パーミルであり、ひずみ率は約60dBであ
る。
以下説明したように、本願発明によれば、第3
図に示すように補正用の出力35,37にも非線
型性を持たせてあるので、これら補正用の電圧は
従来技術である線型を持つ場合(たとえばドイツ
特許公報第2613338号)に比べてその絶対値は小
さくできる。さらに補正用の出力35と37は本
質的に同じであるが互いに逆方向の動作をする2
つの回路の出力であるため、これらの回路の特性
を揃えることは容易であり、その結果両出力3
5,37の誤差は大きさがほぼ同じで符号が互い
に逆となる。よつて、これらの電圧の間で減算を
行つても従来技術の場合に比べて相対誤差の増大
が大幅に軽減される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による波形整形回
路、第2図は第1図に示した差動増幅器11,1
2,13に流入する各電流と入力印加電圧UAB
の関係を示したグラフ、第3図は本実施例により
得られた正弦波信号41が正確な正弦波信号に対
していかほどの誤差を有しているかを示したグラ
フである。 1:正弦波整形器、2:入力マルチプライヤ、
3:出力マルチプライヤ、11,12,13:差
動増幅器、15,17:入力端子、19,21:
出力端子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 非直線入出力特性を有する差動増幅器に三角
    波入力信号を印加して正弦波出力信号を得る波形
    整形回路において、 非直線入出力特性を有する第1差動増幅器と、 前記第1差動幅器と反対方向の傾きの非直線入
    出力特性を有する第2及び第3差動増幅器 とを設け、 前記第2及び第3差動増幅器の動作点は前記第
    1差動増幅器の動作点に関して互に対称な位置に
    シフトされ、 前記第1、第2及び第3差動増幅器の出力信号
    を合成することにより前記三角波入力信号の極値
    において前記正弦波出力信号の傾きがゼロとなる
    様にした ことを特徴とした波形整形回路。
JP15558680A 1979-11-08 1980-11-05 Waveform shaping circuit Granted JPS5673905A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2945093 1979-11-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5673905A JPS5673905A (en) 1981-06-19
JPH025323B2 true JPH025323B2 (ja) 1990-02-01

Family

ID=6085464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15558680A Granted JPS5673905A (en) 1979-11-08 1980-11-05 Waveform shaping circuit

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4395642A (ja)
EP (1) EP0028743B1 (ja)
JP (1) JPS5673905A (ja)
DE (1) DE3063697D1 (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
EP0028743A1 (de) 1981-05-20
JPS5673905A (en) 1981-06-19
DE3063697D1 (en) 1983-07-14
EP0028743B1 (de) 1983-06-08
US4395642A (en) 1983-07-26

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