JPH06337776A - 乗算器 - Google Patents

乗算器

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JPH06337776A
JPH06337776A JP12763093A JP12763093A JPH06337776A JP H06337776 A JPH06337776 A JP H06337776A JP 12763093 A JP12763093 A JP 12763093A JP 12763093 A JP12763093 A JP 12763093A JP H06337776 A JPH06337776 A JP H06337776A
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Ryoji Maruyama
亮司 丸山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度の演算をすることができる乗算器を提
供する。 【構成】 パルス信号を発生するパルス発生手段1と、
このパルス信号をわずかに異なる二つの周波数に分周す
る第一の分周器4および第二の分周器5と、これら分周
器からの出力パルス信号幅を被乗算入力信号レベルに応
じて変位させる第一のパルス幅変換手段2および第二の
パルス幅変換手段3と、両パルス幅変換手段から出力さ
れるパルス信号との論理演算を行なって二つの被乗算入
力信号レベル間の積に比例する出力信号を得る論理演算
手段6,7,8,9とを有する。 【効果】 周波数の微調整をする必要がなく、周囲温度
の影響も受けない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は入力信号レベルの積に比
例するディジタル出力信号を得る乗算器に関し、とくに
乗算精度の向上に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の乗算器としては、たとえば特開
平1−81083号公報に示されたものが知られてい
る。この乗算器は図4に示すように、二つの入力信号の
各々の電圧値の積に比例した周波数のパルス信号を得る
ように構成されている。同図において、入力端子11,
12に与えられた被乗算入力信号はそれぞれパルス幅変
調器13,14内のコンパレータOP1,OP2の
「−」端子に入力される。他方の「+」端子には三角波
が入力されているので、「−」端子の入力信号レベルで
スライスされた三角波の幅をもつ矩形波、すなわちそれ
ぞれの被乗算入力信号レベルに比例したパルス幅のパル
ス信号が出力される。一般に、パルス幅変調器13とパ
ルス幅変調器14のパルス周波数は非同期となるように
選定する必要がある。コンパレータOP1,OP2の出
力パルス信号はEXOR論理演算回路15によってそれ
ぞれのパルス信号のパルス幅の積の項が得られるので、
AND論理演算回路16を用いてパルス発振器17の出
力パルスとの論理積をとってパルス幅をパルス数に換算
する。EXOR論理演算回路15の出力パルス幅には固
定分が含まれているので、1/2分周器18から出力さ
れるパルス数との差をとるための出力端子20が設けら
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】パルス幅変調器13と
パルス幅変調器14のパルス周波数を非同期となるよう
に選定する必要があるため、両周波数をわずかにずらす
ように設定しなければならない。しかし、上述した従来
の乗算器では二つのパルス幅変調器が独立してCR発振
器を備えているため、発振周波数の差を安定に保つのが
困難であった。
【0004】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、簡単な回路を付加することにより周波数差
を安定化して高精度の演算をすることができる乗算器を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はパルス信号を発生するパルス発生手段と、
このパルス発生手段から出力されるパルス信号を1/S
(Sは自然数)に分周する第一の分周器と、前記パルス
信号を1/(S+s)(sはs<Sなる自然数)に分周
する第二の分周器と、前記第一の分周器からの出力パル
ス信号幅を第一の被乗算入力信号レベルに応じて変位さ
せる第一のパルス幅変換手段と、前記第二の分周器から
の出力パルス信号幅を第二の被乗算入力信号レベルに応
じて変位させる第二のパルス幅変換手段と、前記第一の
パルス幅変換手段と前記第二のパルス幅変換手段から出
力されるパルス信号との論理演算を行なって第一の被乗
算入力信号レベルと第二の被乗算入力信号レベルとの積
に比例する出力信号を得る論理演算手段とを備えたこと
を要旨とする。また、所定の時間経過すると前記第一の
分周器および前記第二の分周器をリセットする信号を出
力するタイミング手段を備えたことを要旨とする。
【0006】
【作用】本発明はこのような手段を講じたことにより、
共通のパルス発生手段から出力されるパルス信号を分周
することにより、分周されたパルス信号同士の周波数差
が安定するので精度の高い乗算ができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の一実施例における構成を示すブロ
ック図である。同図において、11および12は被乗算
入力信号の入力端子、1はパルス発生手段、2および3
はそれぞれ第一のパルス幅変換手段と第二のパルス幅変
換手段、4および5はそれぞれパルス発生手段1から出
力されるパルスを分周する第一の分周器と第二の分周
器、OP1およびOP5は被乗算入力信号レベルに比例
するパルス幅のパルスを出力するコンパレータ、6はE
XOR論理演算回路、7はAND論理演算回路、8はE
XOR論理演算回路6から出力されたパルスのパルス幅
をディジタル化するためのパルスを発振するパルス発振
器、9はこのパルスを1/2に分周する1/2分周器で
ある。
【0008】次に、以上のように構成された装置の動作
について図2を参照して説明する。いま、入力端子1
1,12から入力される被乗算入力信号の周波数が数1
0Hzである場合を対象に説明する。パルス幅変換する
パルスの周波数は被乗算入力信号の周波数よりも十分大
きい必要があるので、たとえば、第一のパルス幅変換手
段2のパルス周波数を5000Hzとする。一方、乗算
の精度を高めるために第一のパルス幅変換手段2の出力
パルスの周波数と第二のパルス幅変換手段3の出力パル
スの周波数差が小さい方が望ましいので、たとえば、第
二のパルス幅変換手段3のパルス周波数を5005Hz
とする。そのためにはパルス発生手段11の出力パルス
周波数を5005kHzとし、第一の分周器4の分周比
を1/1001に、第二の分周器5の分周比を1/10
00に設定する。分周器はディジタル回路を用いること
によって、最小1Hz単位で正確に分周比を設定するこ
とができるので、第一の分周器4と第二の分周器5の出
力パルスの周波数差を確実に所望の値に設定、維持する
ことができる。第一のパルス幅変換手段2と第二のパル
ス幅変換手段3の構成は、第一の分周器4と第二の分周
器5の分周比の違いによる周波数の違いだけであって、
動作は同じであるから第一のパルス幅変換手段2の動作
について説明する。第一の分周器4からの矩形波出力パ
ルスはオペアンプOP2、抵抗器R1、コンデンサC1
による積分器で積分されて三角波に変換される。オペア
ンプOP3、抵抗器R2,R3による反転増幅器は三角
波の振幅中心を接地電位にずらす。オペアンプOP4、
抵抗器R4、コンデンサC2による積分器によって抽出
された振幅中心の変動が抵抗器R5を介してフィードバ
ックされ、三角波のレベルが安定に維持される。
【0009】コンパレータOP1の「+」端子に入力さ
れた三角波は、「−」端子に入力されている被乗算入力
信号レベルでスライスされるので、被乗算入力信号レベ
ルに比例するパルス幅を有する矩形波パルス信号が得ら
れる。被乗算入力信号レベルが0電位のときコンパレー
タ出力パルスのデューティ比が1になるようにコンパレ
ータを調節して、被乗算入力信号レベルが+電位である
ときデューティ比が1よりも大きく、被乗算入力信号レ
ベルが−電位であるときデューティ比が1より小さくな
るようにする。
【0010】次に、EXOR論理演算回路6、AND論
理演算回路7、パルス発振器8、1/2分周器9から構
成されている論理演算手段の動作について説明する。第
一のパルス幅変換手段2の出力信号は2値化されている
ので、いま、ハイレベルであるという命題をA、同様に
第二のパルス幅変換手段3の出力信号がハイレベルであ
るという命題をBと表わすことにする。入力がAとBの
EXOR論理演算回路6の出力を論理記号で表現すると
【0011】
【数1】 となる。図2(a)に示すように第一の分周器4の出力
パルス信号の1周期を2ta とするとき、第一のパルス
幅変換手段2は被乗算入力信号レベルに応じてパルス幅
a (=ta +τa )のパルス信号に変換する。ここ
で、τa は入力端子11の被乗算入力信号レベルに比例
する値である。一方、図2(b)に示すように第二の分
周器5の出力パルス信号の1周期を2tb とするとき、
第二のパルス幅変換手段3は被乗算入力信号レベルに応
じてパルス幅Tb (=tb +τb )のパルス信号に変換
する。ここで、τb は入力端子12の被乗算入力信号レ
ベルに比例する値である。ここで、パルス周期2ta
パルス周期2tb とは等しくない非常に近い値に設定さ
れている。パルス発振器8から出力されるパルスの単位
時間当りのパルス数をFとすると(図2(c)参照)、
AND論理演算回路7から出力されるパルス数Pは全期
間に対するEXOR論理演算回路6の出力が真である期
間の割合を乗じた値であるから、
【0012】
【数2】 第1項は定数であってパルス発振器8の単位時間当りの
パルス数Fの1/2、第2項はta ,tb が既知の定数
であるから2つの被乗算入力信号レベルの積に比例した
パルス数を表わす。
【0013】したがって、図2(d)に示す如き1/2
分周器9の出力パルス数(1/2)FからPT を減ずる
ことによって P=(1/2)F−PT =(τa ・τb )F/2ta ・tb (3) が得られるので、2つの被乗算入力信号レベルの積に比
例したパルス数を得ることができる。
【0014】したがって、以上のような実施例の構成に
よれば、2つのパルス幅変換手段2,3へ供給するパル
スの周波数を分周器によって正確に設定、維持すること
ができるので、正確な乗算結果を求めることができる。
【0015】図3は本発明の他の実施例であって、タイ
ミング回路10を追加して所定のタイミングで第一の分
周器4および第二の分周器5をリセットするようになっ
ている。分周器をアナログ回路で構成する場合に両分周
器の出力パルスの周波数差が整数値にならないことがあ
り得るが、本実施例によれば所定のタイミングで第一の
分周器4および第二の分周器5をリセットするので、同
期ずれを防止することができる。
【0016】また、D−Aコンバータを用いて上述の回
路を構成することもでき、図1の実施例と同様の効果を
得ることができる。さらに、スイッチドキャパシタ回路
などによるLSI化をすることにより小型化が可能にな
る。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、パ
ルス幅変調された二つのパルスが長時間かけてまんべん
なく混合されるので、高精度の乗算結果を得ることがで
きる。また、ディジタル的な分周を採用しているので、
周波数の微調整をする必要がなく、周囲温度の影響も受
けない乗算器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における構成を示すブロック
図である。
【図2】図1の実施例のタイミングチャートである。
【図3】本発明の他の実施例における構成を示すブロッ
ク図である。
【図4】従来例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 パルス発生手段 2 第一のパルス幅変換手段 3 第二のパルス幅変換手段 4 第一の分周器 5 第二の分周器 6 EXOR論理演算回路 7 AND論理演算回路 8 パルス発振器 9 1/2分周器 10 タイミング回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルス信号を発生するパルス発生手段
    と、このパルス発生手段から出力されるパルス信号を1
    /S(Sは自然数)に分周する第一の分周器と、前記パ
    ルス信号を1/(S+s)(sはs<Sなる自然数)に
    分周する第二の分周器と、前記第一の分周器からの出力
    パルス信号幅を第一の被乗算入力信号レベルに応じて変
    位させる第一のパルス幅変換手段と、前記第二の分周器
    からの出力パルス信号幅を第二の被乗算入力信号レベル
    に応じて変位させる第二のパルス幅変換手段と、前記第
    一のパルス幅変換手段と前記第二のパルス幅変換手段か
    ら出力されるパルス信号との論理演算を行なって第一の
    被乗算入力信号レベルと第二の被乗算入力信号レベルと
    の積に比例する出力信号を得る論理演算手段とを備えた
    ことを特徴とする乗算器。
  2. 【請求項2】 所定の時間経過すると前記第一の分周器
    および前記第二の分周器をリセットする信号を出力する
    タイミング手段を備えたことを特徴とする請求項1記載
    の乗算器。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61101879A (ja) * 1984-10-23 1986-05-20 Toshiba Corp 乗算回路
JPS6481083A (en) * 1987-09-24 1989-03-27 Toshiba Corp Multiplier
JPH0497620A (ja) * 1990-08-15 1992-03-30 Tokico Ltd 位相同期回路

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