JPH10107591A - 単安定マルチバイブレータ及びクロックデューティ補償回路 - Google Patents

単安定マルチバイブレータ及びクロックデューティ補償回路

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JPH10107591A
JPH10107591A JP8255706A JP25570696A JPH10107591A JP H10107591 A JPH10107591 A JP H10107591A JP 8255706 A JP8255706 A JP 8255706A JP 25570696 A JP25570696 A JP 25570696A JP H10107591 A JPH10107591 A JP H10107591A
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JP
Japan
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signal
capacitor
voltage
monostable multivibrator
output
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Application number
JP8255706A
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Inventor
Masaaki Maeda
正明 前田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境条件の変動や経年変化による構成素子の
変動に追従して出力信号のパルス幅を安定させる単安定
マルチバイブレータを提供する。 【解決手段】 コンデンサ1に直列に接続され、ゲート
に印加された制御電圧に応じてコンデンサ1の放電電流
を制御するFET2と、FET2の電流制御により放電
されるコンデンサ1の放電電圧と予め設定された基準電
圧とを比較し、放電電圧がその基準電圧まで低下したと
きリセット信号を出力する電圧比較器4と、セット信号
が入力されたとき一方の出力信号をハイレベルに、他方
の出力信号をローレベルに切り換え、リセット信号が入
力されたときは前記2出力信号のレベルをそれぞれ反転
するRS・FFとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル通信、特
にパルス生成やクロック抽出回路等に用いられる単安定
マルチバイブレータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の単安定マルチバイブレータは、電
源と外付けの可変抵抗との間に直列に接続されたコンデ
ンサ及び定電流源と、コンデンサを充放電するスイッチ
用のトランジスタと、ヒステリシスを持つように構成さ
れ、コンデンサの放電電圧が予め設定された基準電圧ま
で低下したときリセット信号を出力する電圧比較器と、
トリガパルスが入力されたときハイレベルの信号を外部
に出力すると同時にトランジスタに出力してトランジス
タをオンし、前記リセット信号が入力されたときは前記
出力信号のレベルを反転するリセット・セット・フリッ
プフロップ(以下、「RS・FF」という)とからなっ
ている。ここで、コンデンサの容量をC、放電電圧をV
in、電圧比較器の基準電圧をVth、定電流源の定電流を
Io とした場合、RS・FFの出力信号のパルス幅△t
は以下の式から求められる。 △t=C(|Vin−Vth|)/Io この式からも明らかなようにパルス幅△tは、外付けの
可変抵抗の値に応じて定電流Io が変化し、これによっ
て調整される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の単安定マルチバイブレータでは、前記のごとく
外付けの可変抵抗によってRS・FFの出力信号のパル
ス幅が決定されるため、環境条件の変動や経年変化によ
る構成素子の変動に追従することができず、クロックデ
ューティ補償回路等のパルス生成回路やクロック抽出回
路に用いられた場合には、必ずしも安定した出力が得ら
れるものではなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係る単安定マル
チバイブレータは、コンデンサと、制御電圧が印加さ
れ、該制御電圧に応じてコンデンサの放電電流を制御す
る電流制御手段とを有し、セット信号が入力されたとき
出力信号のレベルを反転し、前記コンデンサの容量と前
記制御電圧に応じて変化するコンデンサの放電電流との
時定数により、出力信号のパルス幅を設定するようにし
たものである。
【0005】本発明においては、電流制御手段に印加さ
れる制御電圧に応じてコンデンサの放電電流が変化する
ので、その放電電流とコンデンサの容量とによる時定数
を可変でき、そのため、リセット信号の入力により出力
される信号のパルス幅を変えることが可能になる。
【0006】
【発明の実施の形態】
実施形態1.図1は本発明の第1の実施形態を示す単安
定マルチバイブレータの回路図、図2は本実施形態の単
安定マルチバイブレータの動作を示す波形図である。
【0007】本実施形態に係る単安定マルチバイブレー
タ10は、トリガパルスを入力するための入力端子Si
n、パルス信号を出力するための出力端子QPout 及び
ゲート電圧(制御電圧)を入力するための制御端子Vco
ntを有し、電源Vccと制御端子Vcontとの間に直列に接
続されたコンデンサ1及び電界効果トランジスタ2(以
下、「FET2」という)と、エミッタがコンデンサ1
とFET2の接続点に接続され、コレクタが電源Vccに
接続されたトランジスタ3と、(−)入力端子がトラン
ジスタ3のエミッタ側に接続され、(+)入力端子が定
電流源5に接続されていると共に抵抗Rf を介して出力
側に接続された電圧比較器4と、リセット端子Rが電圧
比較器4の出力端子に接続され、セット端子Sが入力端
子Sinに接続され、端子Qが出力端子Qont に接続され
ていると共にトランジスタ3のベースに接続されたリセ
ット・セット・フリップフロップ6(以下、「RS・F
F6」という)とから構成されている。
【0008】前記のように構成された単安定マルチバイ
ブレータの動作を図2に示す波形図に基づいて説明す
る。トリガパルスが入力端子Sinを介してセット端子S
に入力されると、RS・FF6は、端子Qの出力信号を
ローレベルからハイレベルに切り換える。このとき、ト
ランジスタ3がそのハイレベルの信号によりオンし、コ
ンデンサ1は、充電された電荷をトランジスタ3を通し
て電圧比較器4の(−)入力端子に印加すると共に、F
ET2のゲートに印加されたゲート電圧(制御電圧)に
応じて電流(ドレイン電流)を放電する。電圧比較器4
は、印加された放電電圧Vinと基準電圧Vthとを比較
し、放電電圧Vinが低下して基準電圧Vthに達したとき
リセット信号をRS・FF6に出力する。RS・FF6
は、リセット信号が入力されると、端子Qから出力して
いるハイレベルの信号をローベルの信号に反転する。こ
のとき、トランジスタ3はその信号の入力によりオフ
し、コンデンサ1を充電させる。
【0009】ここで、コンデンサ1の容量をCとする
と、RS・FF6の出力信号のパルス幅△tは以下の式
から求められる。 △t=C(|Vin−Vth|)/ID ID=IDss(1−VGS/Vp )2 なお、式中のIDはFETのドレイン電流、IDssはV
GS=0となるIDの値、VGSはゲートソース間電圧、V
p はID=0となるVGSの値(ピンチオフ電圧)であ
る。従って、FETのゲートソース間電圧VGSとドレイ
ン電流IDの関係より、FET2のゲート電圧を変える
ことによりドレイン電流IDが変化し、それによってパ
ルス幅△tを可変することが可能になる。
【0010】本実施形態によれば、コンデンサ1に直列
にFET2を接続し、そのゲートにゲート電圧を印加し
てドレイン電流IDを制御するようにしたので、RS・
FF6の出力信号のパルス幅△tを電圧制御により設定
することとしたため論理回路や電圧比較器4との組合せ
により自動制御を可能にした。そのため、環境条件の変
動や経年変化による構成素子の変動に起因するパルス幅
△tのずれを補償することができるという効果がある。
【0011】なお、パルス幅制御として用いたFET
を、BiCMOSプロセス等により集積化してもよい
し、個別部品で構成してもよい。集積化した場合には構
成素子の簡素化を図ることができ、個別に用いた場合
は、用途に応じた特性を有する素子(例えば接合型FE
T、エンハンスメント型FET等)を自由に選択するこ
とができる。
【0012】実施形態2.図3は本発明の第2の実施形
態を示すクロックデューティ補償回路の回路図、図4は
本実施形態のクロックデューティ補償回路の動作を示す
波形図である。
【0013】本実施形態に係るクロックデューティ補償
回路20は、本発明の第1の実施形態の単安定マルチバ
イブレータ10を備えており、入力端子INに入力され
た信号のレベルを反転する反転回路11と、前記入力信
号の位相を遅延する遅延回路12と、入力側が反転回路
11及び遅延回路12のそれぞれの出力端子と接続さ
れ、出力側が前記単安定マルチバイブレータ10の入力
端子Sinに接続されたANDゲート13と、入力側が単
安定マルチバイブレータ10の正相出力端子QPout ,
逆相出力端子QNout に接続され、出力側が出力端子O
UTに接続された出力回路15と、一対の抵抗16a,
16b及び一端が抵抗16aを介して単安定マルチバイ
ブレータ10の出力端子QPout に、他端が抵抗16b
を介して端子QNout にそれぞれ接続された平滑コンデ
ンサ16cからなる平均値検出回路16と、一方の入力
端子がコンデンサ16cの一端に、他方の入力端子がそ
のコンデンサ16cの他端にそれぞれ接続され、出力側
が単安定マルチバイブレータ10の制御端子Vcontに接
続された電圧比較器14とから構成されている。
【0014】前記のように構成されたクロックデューテ
ィ補償回路の動作を図4に示す波形図に基づいて説明す
る。デューティ比の劣化したクロック信号が入力端子I
Nに入力されると、反転回路11がそのクロック信号の
レベルを反転し、遅延回路12がクロック信号の位相を
遅延し、それぞれANDゲート13に出力する。AND
ゲート13は、2入力に対し論理積をとり、それをトリ
ガパルスとして単安定マルチバイブレータ10の入力端
子Sinに出力する。単安定マルチバイブレータ10は、
トリガパルスが入力されたとき、出力端子QPout 側の
信号をハイレベルに、出力端子QNout 側の信号をロー
レベルにそれぞれ反転して出力回路15に出力し、そし
て、第1の実施形態で説明したように制御端子Vcontを
介して入力されたゲート電圧(制御電圧)に基づいて生
成されるリセット信号により、出力端子QPout 側の信
号をハイレベルからローレベルに反転すると同時に、出
力端子QNout 側の信号をローレベルからハイレベルに
反転し、出力回路15に出力する。出力回路15は出力
端子QPout 側の信号を出力端子OUTを介して出力す
る。
【0015】一方、平均値検出回路16は、単安定マル
チバイブレータ10の出力端子QPout ,QNout から
出力される各信号を平滑してそれぞれ平均値を検出し、
電圧比較器14は、平均値検出回路16によって検出さ
れた相互の平均値の差を求め、検出された平均値が互い
に等しいときはそれに応じた制御電圧をゲート電圧とし
て制御端子Vcontに出力し、単安定マルチバイブレータ
10の出力信号のデューティ比1対1を保持する。ま
た、出力端子QPout 側の平均値が大きいときは、相互
の平均値が等しいときの制御電圧より低い値の制御電圧
をゲート電圧として単安定マルチバイブレータ10に出
力し、逆に出力端子QNout 側の平均値が大きいとき
は、相互の平均値が等しいときの制御電圧より高い値の
制御電圧をゲート電圧として出力し、相互の平均値が等
しくなるように、即ち単安定マルチバイブレータ10の
出力信号のデューティ比が1対1になるようにする。こ
の制御により、単安定マルチバイブレータ10の出力端
子QPout ,QNout から出力される各信号は図4に示
すように整形される。そして、この2出力信号のうち出
力端子QPout 側から出力された信号が出力回路15を
介して出力端子OUTより出力される。
【0016】第2の実施形態においては、本発明の第1
の実施形態に係る単安定マルチバイブレータ10を備
え、その出力端子QPout ,QNout から出力される各
信号の平均値を検出し、相互の平均値に差があったとき
はその差がゼロになるように制御電圧(ゲート電圧)の
値を可変するようにしたので、デューティ比の劣化した
クロック信号が入力されても、また、環境条件の変動や
経年変化による構成素子の特性に変動があっても、クロ
ックデューティ補償回路20の出力信号のデューティ比
を常に一定にできるという効果がある。
【0017】なお、第2の実施形態では単安定マルチバ
イブレータ10を備えたクロックデューティ補償回路2
0について説明したが、その入力段に設けられた反転回
路11及びANDゲート13をエクスクルーシブオア
(排他的論理和)ゲートに置き換えてクロック逓倍回路
を構成してもよい。
【0018】また、第1の実施形態に係る単安定マルチ
バイブレータ10と、第2の実施形態に係るクロックデ
ューティ補償回路20とをクロック抽出回路に用いても
よい。その場合、従来のクロック抽出回路では補償でき
なかったタイミングフィルタ及びリミッタ回路の温度特
性、経年変化によるパルス幅、位相の変動を補償するこ
とができる。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、単安定マ
ルチバイブレータの出力信号のパルス幅を設定する時定
数を、コンデンサの容量と電流制御手段に印加される制
御電圧に応じて変化するコンデンサの放電電流とで決定
するようにしたので、その出力信号のパルス幅を自動的
に可変でき、そのため、環境条件の変動や経年変化によ
る構成素子の変動に起因するパルス幅のずれを補償する
ことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す単安定マルチバ
イブレータの回路図である。
【図2】本実施形態の単安定マルチバイブレータの動作
を示す波形図である。
【図3】本発明の第2の実施形態を示すクロックデュー
ティ補償回路の回路図である。
【図4】本実施形態のクロックデューティ補償回路の動
作を示す波形図である。
【符号の説明】
1 コンデンサ 2 電界効果トランジスタ(FET) 3 トランジスタ 4 電圧比較器 5 定電流源 6 リセット・セット・フリップフロップ(RS・F
F) 10 単安定マルチバイブレータ 11 反転回路 12 遅延回路 13 ANDゲート 14 電圧比較器 15 出力回路 16 平均値検出回路 20 クロックデューティ補償回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンデンサと、 制御電圧が印加され、該制御電圧に応じてコンデンサの
    放電電流を制御する電流制御手段とを有し、 セット信号が入力されたとき出力信号のレベルを反転
    し、前記コンデンサの容量と前記制御電圧に応じて変化
    するコンデンサの放電電流との時定数により、出力信号
    のパルス幅を設定することを特徴とする単安定マルチバ
    イブレータ。
  2. 【請求項2】 コンデンサと、 該コンデンサに直列に接続され、ゲートに印加された制
    御電圧に応じてコンデンサの放電電流を制御する電界効
    果トランジスタと、 該電界効果トランジスタの電流制御により放電される前
    記コンデンサの放電電圧と予め設定された基準電圧とを
    比較し、放電電圧がその基準電圧まで低下したときリセ
    ット信号を出力する電圧比較器と、 セット信号が入力されたとき出力信号をハイレベルに切
    り換え、前記リセット信号が入力されたときは出力信号
    のレベルを反転するフリップフロップ回路とを備えたこ
    とを特徴とする単安定マルチバイブレータ。
  3. 【請求項3】 入力信号のレベルを反転する反転回路
    と、 前記入力信号の位相を遅延する遅延回路と、 前記反転回路及び遅延回路の各出力信号の論理積をと
    り、それをセット信号として出力するANDゲートと、 前記セット信号が入力される前記請求項2記載の単安定
    マルチバイブレータと、 前記請求項2記載の単安定マルチバイブレータから出力
    された正相出力信号と逆相出力信号の各平均値を検出す
    る平均値検出回路と、 該平均値検出回路によって検出された相互の平均値の差
    を求め、その差に基づき制御電圧を生成して前記請求項
    2記載の単安定マルチバイブレータに出力する電圧比較
    器とを備えたことを特徴とするクロックデューティ補償
    回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008017447A (ja) * 2006-06-30 2008-01-24 O2 Micro Inc 可変周波数多相発振器
CN109768785A (zh) * 2019-03-05 2019-05-17 上海联影医疗科技有限公司 一种急停控制电路和集成ct的rt系统

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CN109768785B (zh) * 2019-03-05 2023-06-27 上海联影医疗科技股份有限公司 一种急停控制电路和集成ct的rt系统

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