JPH0793047A - 波形発生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は任意の周期的信号波形を、簡単な技術
と回路構成で広い帯域に渡って高精度に容易に、発生さ
せることを目的とする。 【構成】加算器５とレジスタ６を用いてクロックが入る
たび与えられたインターバル値づつレジスタ６の出力値
を積算更新し、その値をアドレスとして予め波形のデー
タの書かれたメモリー２を一定時間毎にアクセスして波
形データを読み出す。出力波形の周波数はインターバル
値に比例する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術と問題点】本発明は、任意の周期的信号波
形を発生する装置に関する。図７に従来の波形発生回路
の構成を、図８にそのタイムチャートをしめす。従来の
波形発生回路は、水晶発振器１の出力信号を逓倍して作
成した一定の周波数を持つ基準信号を、分周してクロッ
クを作成し、そのクロックによってカウンタの値を１づ
つ更新し、そのカウンタの値をアドレスとしてメモリー
２をアクセスすることにより、メモリー２に予め書かれ
ている波形のデータを順次読み出し、そのデータをＤ／
Ａコンバータ３を通すことによって出力の波形を得る。
分周器に与えられる値（分周比）が小さいときには、ク
ロック周波数は高くなり、出力周波数は高くなる。また
分周比が大きいときには、出力周波数は低くなる。図８
では正弦波のデータを読み出し、波形を発生させてい
る。実際には、もっと細かくサンプリングされた波形の
データがメモリー２に記憶されている。この方式には、
次のような欠点がある。 （１）分周比と出力周波数が比例しないので制御しにく
い。 （２）分周比は必ず整数なので、出力周波数は離散的に
与えられ、任意の周波数に対する精度を出しにくい。 （３）出力周波数の設定精度を上げるためには、基準信
号を出力周波数に対して十分に高くとる（１０００倍程
度）必要があり、高周波回路の技術を必要とする。１０
０ＫＨｚの出力を得るのに１００ＭＨｚを越える基準信
号を必要とする。 （４）メモリーのアクセスが非同期的に発生するので、
同一のメモリーから複数の周波数の出力を得る場合、競
合や同期化の問題が発生し回路が複雑化する。 （５）出力周波数を低くすると読み出し間隔による波形
の粗さが出て、出力周波数を高くすると使わない周波数
帯域にまで波形が出るので、定数可変形のフィルター回
路を用いて不要な高調波を除去しなくてはならない。

【０００２】

【本発明の構成と作用】本発明の構成を図１に、タイム
チャートを図２に、原理図を図３にしめす。本発明では
加算器５とレジスタ６を用い、クロックが立ち上がる毎
に、レジスタ６を現在の値とインターバル値を加算した
値に更新する。その値をアドレスとしてメモリー２をア
クセスすることにより、あらかじめメモリー２に書かれ
ている波形のデータを読み出し、Ｄ／Ａコンバータ３を
通すことによって波形の出力を得る。レジスタ６はＤ形
フリップフロップで構成され、クロックが立ち上がった
瞬間に入力の値を取り込み、レジスタ６の出力に表示す
る。レジスタ６の出力値は加算器５によって、インター
バル設定４から与えられるインターバル値と加算してい
るので、クロックが立ち上がるたびに、レジスタ６は現
在の値にインターバル値を加算したものを取り込み更新
される。図３では、７２ワードのメモリーに正弦波のデ
ータを書き込んである。波形のデータは実際には２進数
で書かれており、Ｄ／Ａコンバータ３を通すことによっ
て電圧に変換されて図２のような波形となるが、本図で
はわかりやすくするため、波の形そのものを示してい
る。本発明ではクロックの周波数は一定であり、インタ
ーバル値を大きくすると、それに比例して出力周波数は
高くなり、インターバル値を小さくすると出力周波数は
低くなる。インターバル値が９の場合は、アドレスが９
づつ更新され、メモリーのアクセス位置が、ｃ，ｅ，
ｇ，ｉ，ｋ，ｍ，ｏ，ａと変化し、その位置に応じた波
形データが出力される。インターバル値が大きいので、
波形の変化が速くなり高い周波数の信号を発生する。イ
ンターバル値が６の場合は、アドレスが６づつ更新さ
れ、メモリーのアクセス位置が、ｂ，ｄ，ｅ，ｆ，ｈ，
ｉ，ｊ，ｌ，ｍ，ｎ，ｐ，ａと変化し、その位置に応じ
た波形データが出力される。インターバル値が小さいの
で、波形の変化が遅くなり低い周波数の信号を発生す
る。図２の出力波形には、実際にはメモリー２のアクセ
スタイムやＤ／Ａコンバータ３の変換時間による遅延が
含まれるが、インターバル値の違いに対応させるため、
メモリーのアクセス位置に対応した直下に波形高さを示
した。本発明では周波数が変わるとメモリーのアクセス
位置が変わるので、波形自体も変化するが、変化した部
分はある一定の限界周波数を越えた部分であり、高調波
除去フィルターによってカットできるので実用上問題と
ならない。

【０００３】インターバル値は整数でなくてもかまわな
い。インターバル値の小数点以下の部分も加算し累積す
れば、それに応じてメモリー２のアクセス位置に変化が
生じ、周波数の微妙な変化も制御できる。周波数の設定
精度は加算器５とレジスタ６の桁数で決まるので、高精
度化が容易である。たとえばメモリー２が４０９６ワー
ド、加算器５とレジスタ６が２２ビットならば、上位１
２ビットはメモリー２のアクセスに使われ、下位１０ビ
ットは精度の保証に使うことができる。最も低い精度の
とき（インターバル値が１のとき）でも０．１％の周波
数設定精度が得られる。出力周波数は、クロック周波数
×インターバル値÷メモリーワード数となる。クロック
周波数は一定であり、比較的低い周波数でよい。たとえ
ば８倍オーバサンプリング波形を出力の最高周波数とす
るとき、１００ＫＨｚの信号を得るには８００ＫＨｚの
クロックがあれば良い。出力の最高周波数はメモリーワ
ード数÷８となるインターバル値のときに発生し、最低
周波数はインターバル値が１となるときに発生する。す
なわち、出力周波数帯域はメモリーアドレスビット数−
３（オクターブ）となる。メモリー２の容量を増やせば
出力周波数帯域を容易に拡張できる。

【０００４】

【実施例】図４，５，６は本発明を波形発生装置に応用
した例である。出力周波数がインターバル値に比例する
ため、数値による直接の表示やコンピュータによる制御
が容易におこなえる。多重化アクセスが容易で、同時に
異なる波形を異なる周波数で出力することができる。
（メモリーのアドレス値に差を設けることによって、位
相差の指定もおこなえるようにしてあるが、この効果は
従来の構成でも同等である。）また本発明を楽器に応用
すれば、高精度の波形出力をコンピュータから容易に制
御できるので、演奏者の指示した音程をコンピュータが
自動的に純正律に変換し、純正律音階による出力を得る
こともできる。（完全５度の周波数比での出力を得るに
は、単にインターバル値を１．５倍するだけでよい。）
出力の最高周波数を１００ＫＨｚ程度に設定でき、超音
波領域の信号も無理なく出力できる。

【０００５】

【本発明の効果】本発明には、以下の特徴がある。 （１）インターバル値と出力周波数は比例するため、制
御が簡単である。 （２）インターバル値は小数点以下の値まで与えられる
ので、周波数の設定精度が高い。 （３）クロック周波数が低くてよいので、高周波回路の
技術を必要としない。 （４）メモリーを一定時間毎にアクセスするので、同一
のメモリーから複数の出力を得る場合にも、多重化が容
易である。 （５）加算器とレジスタの桁数とメモリーの容量を増や
すだけで、広い周波数帯域をカバーでき、クロックの周
波数が一定なので出力信号の限界周波数は出力の周波数
に関わらず一定となり、高調波除去フィルターの値も固
定でよい。 以上のように本発明を用いれば、高精度でかつ制御しや
すい波形発生回路を容易に実現できる。

【０００６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図である。

【図２】本発明のタイムチャートである。

【図３】本発明の原理図である。

【図４】本発明の一実施例の構成図である。

【図５】本発明の一実施例の外観図である。

【図６】本発明の一実施例のタイムチャートである。

【図７】従来の方式の構成図である。

【図８】従来の方式のタイムチャートである。

【符号の説明】

１．発振器 ２．メモリー ３．Ｄ／Ａコンバータ ４．インターバル設定 ５．加算器 ６．レジスタ ７．セレクタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クロック信号の変化により、出力値を与え
   られたインターバル値づつ積算更新する手段によって出
   力された値をアドレスとし、予め波形データを書き込ん
   であるメモリー２をアクセスすることによって、波形の
   データを読み出すことを特徴とする波形発生回路。
2. 【請求項２】メモリー２のアドレス値に対し、小数点以
   下の桁を持つ加算器５とレジスタ６を用い、インターバ
   ル値とレジスタ６の出力を加算し、その結果をクロック
   信号の変化によりレジスタ６に書き込むことによって、
   上記積算更新手段を構成することを特徴とする、請求項
   １の波形発生回路。