JPH0469452B2 - - Google Patents

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JPH0469452B2
JPH0469452B2 JP59208180A JP20818084A JPH0469452B2 JP H0469452 B2 JPH0469452 B2 JP H0469452B2 JP 59208180 A JP59208180 A JP 59208180A JP 20818084 A JP20818084 A JP 20818084A JP H0469452 B2 JPH0469452 B2 JP H0469452B2
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Japan
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pulse
phase
output
clock
level
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Iwao Ayusawa
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Hitachi Ltd
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はパルス発生装置に係り、特に基準周波
数の制御信号に同期したパルスを生成するのに好
適なパルス発生装置に関する。
〔発明の背景〕
デジタル回路においては、入力クロツクパルス
(以下クロツクと略す)のパルスタイミングに合
わせて(同期して)回路出力パルスが発生し、か
つ上記パルス発生動作の動作、動作停止が、同回
路に入力される制御信号パルスに合わせて(同期
して)コントロールできるような回路ブロツクが
多用される。
第1図には、上記回路ブロツクの一例であるT
フリツプフロツプ(以下TFFと略す)を示す。
CKはクロツク入力端子で、端子部の丸印はTFF
が入力クロツク1の立下りエツジ(論理レベルの
“1”レベルから“0”レベルに変化する過渡部)
で動作することを示すものである。
第2図で第1図のTFFの動作とその問題点を
説明する。第2図1はクロツク、2は第1図
TFFのリセツト端子Rに入力するリセツトパル
ス、3はTFFの出力端子Qからの出力パルスの
波形である。リセツトパルス2が“1”レベルの
時、TFFは動作停止状態となり、出力3は“0”
レベルに保たれる。リセツトパルス2が“0”レ
ベルの時TFFは動作状態になり、クロツク1の
立下りエツジ毎に論理レベルが反転するような出
力を発生する。
ここで、リセツトパルス2が、第2図で実線で
示したような立下り位相を有する場合には、Q出
力は第2図3の波形となり、リセツトパルス2が
第2図で破線で示したような立下り位相を有する
場合には、Q出力は第2図3′の波形となる。
一般にデジタル回路においては、クロツク1と
リセツトパルス2とを共通の高周波基準クロツク
から分離して生成するような場合が多いが、この
様な場合においても各々のパルス生成過程におけ
る論理ゲート通過段数の相違、あるいは使用する
論理回路素子の特性の相違等が存在することによ
り、クロツク1とリセツトパルス2との位相関係
を希望どおりに設計、製造したり、また温度、電
源電圧の変動等に対して安定に保つたりすること
が困難な場合が多い。
このため、もしリセツトパルス2の立下りとク
ロツク1の立下りの時点が一致してしまつた場
合、TFFの動作は不安定となり、Q出力が第2
図3と3′とをリセツトパルス2のくり返し毎に
交互にくり返すようになる。あるいは、リセツト
パルス2の立下り位相がクロツク1の立下り位相
を中心として、電源電圧のリツプル等の影響によ
りわずかに振動している場合にも、上記の同様に
リセツトパルス2の立下り位相に対しQ出力の発
生位相がクロツクの一くり返し周期分に相当する
時間だけジヤンプするような発生位相変動を生ず
る。
つまり、リセツトパルス2とクロツク1の位相
関係によつては、TFFのリセツトパルス2とQ
出力3との位相関係が不安定になる恐れがある。
ここで、たとえばリセツトパルス2がテレビジ
ヨン信号の水平同期信号(あるいは水平同期信号
と一定位相関係にあるパルス)であり、3がデジ
タルメモリの動作クロツクあるいは固体撮像素子
の水平走査用動作クロツクであるような場合に
は、上記メモリあるいは撮像素子から読出された
映像信号と水平同期信号との位相(時間)関係が
水平走査周期毎に変動し、メモリ装置あるいは固
体撮像装置の出力が接続されたテレビモニタ装置
のブラウン管面に再生された映像が走査線毎に左
右にずれてしまうようなジツタ現象を生ずる。
上記した不安定現象を防止する手段として、特
開昭57−42236号公報に記載された従来例がある。
この従来例の動作原理を第3図で説明する。従来
例はクロツク1に対してリセツトパルス2の立下
りが第3図rで示す位相はんいに入つたことを検
出しクロツク1から1′に自動的に切り替えるよう
にしたものである。クロツクが切り替わつた後に
おいてはリセツトパルス2のわずかな位相振動等
に対しても出力3は第3図に示すように安定に保
たれる。
なお、従来例にては、上記切り替えによりクロ
ツク1′が選択された後、リセツトパルス2の立
下り位置が大きく変化し、1′の波形に示したr
の位相はんいに入つた場合は、再度クロツク切り
替えが行なわれクロツクが1′から1に切り替わ
る。
ところで、従来例では上記した位相検出はんい
rに設ける必要があるが、rの値(時間値)はク
ロツク周期第3図Tに対し十分小さな値にしなけ
ればならない。なぜならrがたとえばT/2以上の
時間値を持つた場合には、第3図でクロツク1に
対するrと、クロツク1′に対するrが重なつて
しまい。この結果クロツク1と1′とが常時切り
替わりを連続し、したがつて出力3の発生位相が
不安定になつてしまうからである。rがT/2以下
であつても、クロツク1に対するrとクロツク2
に対するrの間に十分な間隔がないとリセツトパ
ルス2の若干の位相振動に対して上記と同様出力
位相不安定現象を発生する。
rを設定するため、従来例ではrの遅延時間を
持つパルス遅延回路が設けられている。微小遅延
時間のパルス遅延回路としては、一般に論理ゲー
ト(インバータ等)を多段直列接続した回路が多
く用いられる。
ところが、この様な遅延回路においては、製造
ばらつきによる遅延時間のばらつきが大きいこ
と、あるいは温度、電源電圧等の変動に対する遅
延時間の変動が大きいことなどから、rの必要値
が小さくなればなるほど設計、製造が困難にな
る。
以上の理由により、クロツク1のくり返し周波
数が高くなり、したがつて第3図のTが小さい場
合には従来例の方式は実現が難しくなる。したが
つて、微小かつ高精度のパルス遅延時間rの生成
が不要な方式望まれる。
〔発明の目的〕
本発明は、クロツクと制御信号パルスとを常に
所望の一定位相関係に保持でき、したがつてこれ
らのパルスで動作するフリツプフロツプ等の出力
パルスの発生位相不安定現象が防止できるような
パルス発生装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明の要点は、制御信号パルスあるいはクロ
ツクのパルス位相遅延手段を設け、該遅延手段は
遅延時間が外部制御により可変できる構成とし、
クロツクに対する制御信号パルスの位相を、ある
一定位相に保つように上記遅延手段の遅延時間を
自動制御したことである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第4図にて説明す
る。第4図401はTFFであり、クロツク1が
クロツク端子CKに入力される。一方TFF401
のリセツト端子Rには、入力リセツトパルス2を
位相遅延回路402で位相遅延したパルス2′が
入力される。同時にTFF403のリセツト端子
Rにはパルス2′を、クロツク端子CKにはクロツ
ク1をインバータ44で極性反転したパルス40
5を入力する。
TFF403のQ出力406をDタイプフリツ
プフロツプ(以下DFFと略す)407のD端子
に入力し、TFF401のQ出力3を、DFF40
7のクロツク端子CKに入力する。
第4図実施例の各部動作波形を第5図に示す。
TFF401および403のRに入力されるリセ
ツトパルス2′がクロツク1,405に対してφ
1で示す位相からφ2で示す位相の間に立下りを
持つ時、TFF401のQ出力3、TFF403の
Q出力406はそれぞれ第5図3−1,406−
1の波形となる。この時、DFF407にクロツ
クの立下りで動作するものを用いれば、クロツク
3−1の立下り(“0”レベルから“1”レベル
へのレベル変換部)においては、D入力406−
1が常に“1”レベルであるから、DFF407
のQ出力408は第5図408−1に示すように
“1”レベルとなる。
次に、リセツトパルス2′が第5図φ2からφ
3の間に立下りを持つ時、TFF403のQ出力
406、TFF401のQ出力3はそれぞれ第5
図406−2,3−2の波形となり、クロツク3
−2の立上りにおいてD入力406−2が常に
“0”レベルであるからDFF407のQ出力40
8は第5図408−2に示すように“0”レベル
となる。
第5図の動作をより長周期で見ると第6図のよ
うになる。第6図ではリセツトパルス2′が第5
図のφ2で示す立下り位相を持つ場合を示す。こ
の時TFF403は、第1図のTFF動作で説明し
た様な出力パルスの位相不安定動作状態となり、
Q出力406は第5図406−1と406−2を
くり返すようになり、出力408は“1”レベル
になつたり“0”レベルになつたりする。
出力408から第4図の低域ろ波器409を介
して電圧410を得、この電圧を位相遅延回路4
02の遅延時間制御電圧とする。
低域ろ波器409にはその一例として抵抗、コ
ンデンサを用いた構成例を示したが、その他の構
成のものを用いてもよい。
なお、第4図の低域ろ波器構成例409では、
コンデンサを、電圧410出力端と“0”レベル
電源ライン411(ここではアース)間、および
電圧410出力端と“1”レベル電源ライン41
2間とに設けている。これにより、電源投入時
に、位相遅延回路402制御電圧の可変はんいの
中心値近傍、あるいは位相遅延回路402の遅延
時間を、その遅延時間可変はんいの中心値とする
ことができる制御電圧値の近傍、の電圧値を、イ
ニシヤル電圧として発生させることができるの
で、常に位相遅延時間可変はんいの中心部で動作
を開始できる。電源投入後の温度変動等による入
力リセツトパルス2の位相変動は、位相遅延回路
の遅延時間増大あるいは減少により吸収するが、
上記イニシヤル動作により、吸収可能位相変動は
んいを十分広く確保できる等の効果がある。
リセツトパルス2′の位相が第5図φ1からφ
2の間にある時、制御電圧410の電圧値は
“1”レベルに向けて上昇する。またφ2とφ3
の間にある時、同電圧は“0”レベルに向けて下
降する。φ2の位相にある時は、この近傍でのご
くわずかの位相ずれによつて出力408の“1”
レベルと“0”レベルの発生比率が可変となるの
で、これにより、制御電圧410を一定電圧レベ
ルに保つことが可能となる。
よつて、位相遅延回路402として、制御電圧
410が高くなればその遅延時間が増大し、制御
電圧410が低くなれば遅延時間が減少する特性
のものを用いれば、リセツトパルス2′を常に第
5図φ2の位相となるよう制御できるので、クロ
ツク1に対する入力リセツトパルス2の立下り位
相が初期ばらつき、あるいは温度変動等があつて
も、リセツトパルス2に対するTFF401のQ
出力3の発生位相が不安定になることはない。ま
た、位相遅延回路402として、制御電圧410
が低くなればその遅延時間が増大し、制御電圧4
10が高くなれば遅延時間が減少する特性のもの
を用いれば、リセツトパルス2′を常に第5図φ
1あるいはφ3の位相となるように制御できるの
で、クロツク1に対する入力リセツトパルス2の
立下り位相に初期ばらつき、あるいは温度変動等
であつても、リセツトパルス2に対するTFF4
03のQ出力406の発生位相が不安定になるこ
とはない。
また、本実施例においては、リセツトパルス2
のクロツク1に対する位相検出のためにパルス4
05を用いるが、パルス405はインバータ40
4一段のみで得られるため、従来例のr設定用遅
延回路のような設計、製造上の問題はない。
上記位相遅延回路の一実施例を第7図に示す。
701はインバータ、702はオア回路である。
第7図の各部動作波形を第8図に示す。入力パル
ス2は抵抗703と、コンデンサ704、可変容
量ダイオード705の合成容量との積分特性によ
り位相遅延されて、インバータ出力706には第
8図706のパルスが得られる。ここで、ダイオ
ード705は、印加される逆方向電圧によりその
容量値が可変で、印加逆電圧が高いほど容量値が
低下する特性をもつ。したがつてコンデンサ70
4にダイオード705の容量値に比べ、十分大き
な容量値のものを用い、ダイオード705にハイ
インピーダンス抵抗707を介して制御電圧41
0を印加すれば、制御電圧が高いほど遅延時間t
が小さくなる。
第4図の2′として、第7図、第8図のパルス
706を用いてもよいが、本発明にてはリセツト
パルスの一方のパルスエツジ(フリツプフロツプ
の動作が開始されるほうのパルスエツジ)のみ位
相制御できれば良いので、第7図のオア回路70
2の出力708を第4図の2′としてもよい。
第9図に電圧制御可能な位相贈延回路402の
他の実施例を示。901,902はインバータ、
903はオア回路である。904はPチヤンネル
MOSトランジスタ、905,906はNチヤン
ネルMOSトランジスタである。904と906
とでインバータが構成される。905は904と
906とで構成したインバータのローレベル出力
時の出力インピーダンスを可変するための可変抵
抗素子として動作し、ゲート端子に印加される電
圧410の電圧が高いほど低導通抵抗値となる。
したがつて入力パルス2は、MOSトランジス
タ905の抵抗値とインバータ901の入力端浮
遊容量907あるいはインバータ902の入力端
浮遊容量908とにより位相遅延されてインバー
タ出力909となる。インバータ出力909は第
8図の706と同様な位相を有するパルスであ
る。オア回路903、出力910には第8図70
8と同様なパルスが得られる。
ここで、NチヤンネルMOSトランジスタの9
05のゲート端子電圧410と導通抵抗値の先述
した特性より、第9図の回路では制御電圧410
が高いほどパルス909の遅延時間が小となり、
第7図の回路と同様な特性となる。
なお、第9図のようにNチヤンネルMOSトラ
ンジスタを2ケ直列に接続するかわりに、Pチヤ
ンネルMOSトランジスタを2ケ直列に接続し、
その1ケのPチヤンネルMOSトランジスタを出
力インピーダンス可変素子として用いることも可
能である。この場合には、MOSトランジスタの
特性により、ゲート端子電圧が高いほどパルス遅
延時間が大となる遅延回路となる。
第10図、第11図には、それぞれ本発明によ
り第4図と異なる実施例を示し、第12図にはそ
の動作波形をまとめて示す。なお、第10図、第
11図において、第4図と同一機能のブロツクに
は同一番号を付す。
第10図は第4図のインバータ404、TFF
403にかわつてDFF101を用いた実施例で
ある。DFF101にクロツクの立上りで動作す
るものを用い、クロツク入力端子CKにクロツク
1を入力する。D入力端子にはパルス2′を入力
する。DFF101の出力102には、クロツ
クの立上り時にD入力が“1”レベルであれば
“0”レベルが、D入力が“0”レベルであれば
“1”レベルが出力される。ここで、第10図の
クロツク1(波形図を第12図1に示す)に対す
る第10図のパルス2′(波形図を第12図2′に
示す)の立下りの位相が、第5図で説明したφ1
とφ2の間にある時、第10図のDFF101と
Q出力102とTFF401のQ出力3との位相
関係は、第12図破線aに示すような関係にな
る。
また、クロツク1に対するパルス2′の立下り
の位相が、第5図φ2とφ3の間にある時には、
出力102と出力3とは、第12図破線bに示す
関係になる。したがつて、DFF407のD入力
にTFF401のQ出力3を接続し、DFF407
のクロツク端子CKにDFF101のQ出力102
を接続すれば、第5図で説明したクロツク1とパ
ルス2′の位相関係に対し、パルス2′と立下りが
φ1とφ2の間にある時Q出力408′は“0”
レベルとなり、φ2とφ3の間にある時、“1”
レベルとなる。また、第6図と同様なクロツク1
とパルス2′の位相関係すなわちクロツク1の立
上りとパルス2′の立下りとが一致した場合には、
先に第1図のTFFで説明した場合と同様なパル
ス2′とDFF出力102の位相不安定現象が発生
し、第12図102に示すように、パルス2′の
くり返しごとにパルス3に対する位相関係が破線
aの状態になつたり破線bの状態になつたりする
ようなDFF101のQ出力が得られる。よつて
第12図408′に示すように、第10図の実施
例ではクロツク1とパルス2′の位相関係に対応
して第6図とは極性反転したDFF407Q出力
が得られる。
したがつて、位相遅延回路402として、制御
電圧410が低くなればその遅延時間が増大し、
制御電圧410が高くなれば遅延時間が減少する
特性のものを用いれば、第10図の構成で得られ
た位相検出パルス408′によりリセツトパルス
2′を常に第5図φ2の位相となるよう制御でき
る。よつてTFF401′のQ出力3の発生位相は
第4図実施例の場合と同様に安定化される。
第11図は第4図のTFF401にかえつて
TFF111とJ−Kフリツプフロツプ(以下J
−KFFと略す)112とを用いた実施例である。
J−KFFのK端子を“1”レベルの電圧値を持
つ電源ライン113に接続する。この時J−
KFF112のQ出力114は、J端子入力が
“1”レベルの状態でクロツク端子CKに入力され
るクロツクが立下ると“1”レベルになり、J端
子入力が“0”レベルの状態でクロツクが立下る
と“0”レベルになる。
TFF111はパルス2′の立下りでQ出力11
5が“1”レベルとなるが、115が“1”レベ
ルとなつた直後のクロツク1の立下りで、J−
KFF112のQ出力114が“1”レベルとな
ると同時にリセツトされ、Q出力115は“0”
レベルにもどる。したがつてこの次のクロツク1
の立下りにおいてJ−KFFのQ出力114は
“0”レベルにもどり、次のパルス2′の立下りで
TFF111が動作するまではQ出力114は
“0”レベルを保つ。つまり第12図114に示
す波形となる。
第11図にて、DFF407のD入力は第4図
と同様なTFF403のQ出力406とし、DFF
407のクロツクとしてJ−KFFのQ出力11
4を用いれば、第12図から明らかなようにこの
場合も第4図の実施例と同一波形特性の位相検出
パルス408が得られる。よつて、位相遅延回路
402として、制御電圧410が高くなればその
遅延時間が増大し、制御電圧410が低くなれば
遅延時間が減少する特性のものを用いれば、第1
1図の構成で得られた位相検出パルス408によ
り、第4図と同様に位相遅延回路402をコント
ロールでき、リセツトパルス2に対するJ−
KFFのQ出力114の発生位相を安定化するこ
とができる。
なお、以上説明した第4図、第10図、第11
図の構成にかぎらず、さらに他の構成たとえば第
4図、第10図のTFF401にかえて、パルス
2′をD入力としパルス1の立下りで動作する
DFFを用いるあるいは第4図、第11図のTFF
403にかえて第11図のTFF111、J−
KFF112の回路を用いるなどの構成によつて
も本発明は実現可能である。
また、以上説明した実施例において、クロツク
1の立上りにパルス2′の立下りを一致させる
(第5図のφ2の位相とする)ようにパルス2′の
位相を自動制御し、しかしてクロツク1の立下り
で動作し、パルス2′を動作、非動作の制御信号
とするフリツプフロツプの出力パルスと、制御信
号パルス2′との位相関係を安定に保つように構
成した例を示したが、この実施例と同一のパルス
位相安定化効果を得るのにパルス2′の立下りは
必ずしもクロツク1の立上りに一致させる必要は
なく、原理的にはクロツク1の立下り位相以外は
どこの位相であつてもよい。たとえば第4図の実
施例において、インバータ404にかえて遅延時
間t1(ただしt1はクロツク1の1周期より小なる
時間値)をもつパルス遅延回路を用いれば、第5
図にてパルス2′の立下りをφ1の位相からt1
け右方向にずれた位相となるように自動制御で
き、この場合でも第4図TFF401のQ出力と
リセツトパルス2′との位相関係は安定化できる。
さらに、以上説明した実施例においては、位相
遅延回路402でパルス2を遅延させる例を示し
たが、位相遅延回路でクロツク1を遅延させるよ
うに構成しても本発明は実現可能である。また、
位相検出パルス発生回路もDFF407に限定さ
れるものではない。
第13図には、第4図と同様な構成であるが、
位相遅延回路402をクロツク1の位相遅延に用
い、インバータ404のかわり固定遅延回路13
1を用い、DFF407のかわりTFF132,1
33、PチヤンネルMOSトランジスタ134、
NチヤンネルMOSトランジスタ135で構成さ
れる位相検出回路を用いた実施例を示す。
第13図の実施例では、TFF401はクロツ
ク1′で、TFF403はクロツク1′をt2だけ遅延
したクロツク136で動作し、またTFF401,
403とも、入力リセツトパルス2で直接動作制
御される、 第14図に第13図の各部動作波形を示す。パ
ルス2がφ4からφ3の間の位相をもつときTFF4
03のQ出力406、TFF401のQ出力3が
それぞれ406−3、3−3の波形となり、パル
ス2がφ3からφ6の間の位相をもつとき出力40
6,3がそれぞれ406−4,3−4の波形とな
ることは、第4図、第5図の説明から明らかであ
る。
ここで、TFF132にインバータ137を介
した出力3の極性反転パルスをクロツクとして入
力し、出力406をリセツトパルスとして入力す
る。またTFF133にインバータ138を介し
て出力406の極性反転パルスをクロツク、出力
3をリセツトパルスとして入力する。この時
TFF132の出力139,TFF133のQ出
力140の波形は、それぞれ第14図の139,
140の如くなる。
この結果、パルス2がφ4からφ5の間ではPチ
ヤンネルMOSトランジスタ134が導通、Nチ
ヤンネルMOSトランジスタ135が非導通とな
るので、“1”レベルの電源ライン113から低
域ろ波器409に電流が流入し、出力電圧410
は“1”レベルに向けて上昇する。パルス2が
φ5からφ6の間では、トランジスタ134が非導
通、135が導通となり、低域ろ波器409から
“0”レベルの電源ライン141(図の例ではア
ース)に向けて電流が流出し、出力電圧410は
“0”レベルに向けて下降する。
ここで、位相遅延回路402に第7図の出力7
06あるいは第9図の出力909を回路出力つま
りパルス1′出力とするものを用いれば、パルス
2がφ4からφ5の間にある時には、パルス1′(同
時に136)が第14図で左側に移動し、φ5
らφ6の間にある時には右側に移動することにな
り、φ5の位相関係で位相が安定化される。した
がつて第14図の実施例では、パルス2に対し
TFF403の出力パルス406の発生位相が安
定化される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、クロツクと動作制御信号パル
スと位相関係を所望の関係に常に一定に保つよう
自動制御できるので、上記クロツクで動作し、上
記動作制御信号パルスで動作、非動作が制御され
るフリツプフロツプの出力信号の発生位相が上記
動作制御信号パルス位相に対しジヤンプするよう
な位相不安定現象が発生しない。
【図面の簡単な説明】
第1図はTFFを示すブロツク図、第2図は
TFFの各部動作波形図、第3図は公知従来例の
動作原理を説明するための動作波形図、第4,1
0,11,13図はそれぞれ本発明の実施例のブ
ロツク図、第5,6図は第4図の各部動作波形
図、第7,9図は第4図の位相遅延回路402の
具体的実施例の回路図、第8図は第7図の各部動
作波形図、第12,14図は第10,11,13
図の実施例の各部動作波形図である。 1……クロツク、2′……動作制御パルス、3,
406,102,114……フリツプフロツプ出
力、408……位相検出出力、409……低域ろ
波器、402……位相遅延回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1のパルスの第1の位相で出力の論理レベ
    ルが切り替わる動作を持ちかつ第2のパルスで上
    記動作の実行、非実行が制御される第1のフリツ
    プフロツプと、第1のパルスの、第1の位相とは
    異なる第2の位相で出力の論理レベルが切り替わ
    る動作を持ちかつ第2のパルスで上記動作の実
    行、非実行が制御される第2のフリツプフロツプ
    と、該第1のフリツプフロツプの出力に対する該
    第2のフリツプフロツプの出力の発生位相が第1
    の関係にあるとき第1の電圧値の電圧を出力し、
    第2の関係にあるとき第2の電圧値の電圧を出力
    する位相検波手段と、該位相検波手段の出力を低
    域ろ波する低域ろ波手段と、制御電圧により第1
    のパルスあるいは第2のパルスの位相遅延量が可
    変である位相遅延手段とを具備し、上記低域ろ波
    手段の出力を上記位相遅延手段の制御電圧とする
    ことを特徴とするパルス発生装置。
JP59208180A 1984-10-05 1984-10-05 パルス発生装置 Granted JPS6188618A (ja)

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