JPS58201420A - 波形整形回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、バイアス４圧を基準にして、この上下に振
幅を待つアナログ波形の入力信号を矩形波形に変換して
出力する波形整形回路に関するものである。

従来、この槍の回路として第１図に示すものがあった０
図において、（１）は電圧比較回路、（２）は増幅回路
、（３）は基準電位点、（４）は電Ｉｌｌ電圧Ｖｃｃを
有るバイアス電圧点、（６）はバイアス電圧Ｖａ夏を基
準にして、この上下に振幅を持つアナログ波形の入力電
圧ＶＡのための入力端子であり、電圧比較回路は）の第
１入力端子でもあり、入力電圧ＶＩＮＷＶＢＩ＋ＶＡの
点でもある。（７）は電圧比較回路（１）のしきい値入
力のための第２入力端子であり、電圧ｖ７の点でもある
。（８〕は電圧比較回路は）の出力端子でもあり、また
、増幅回路（２）の入力端子でもある両者の接続点、（
９）は増幅回路（２）のしきい値設定電圧ｖ９の出力端
子、αＧは波形整形回路の出力端子であり、矩形波形の
出力磁圧ＶＯＵＴが得られる。抵抗山１　、　Ｑ２１は
それぞれ抵抗値Ｒｔ１．Ｒ１ｚを有するしきい値設定用
抵抗であり、抵抗和はバイアス電圧点（５）と第２入力
端子（７）の間に接続され、抵抗α２はしきい値設定出
力端子（９）と第２入力端子（７）の間に接続されてい
る。抵抗０１は、この波形整形回路の説明の便宜上、出
力端子（１１、電＃（４１間に接続したものである。

さらに、電圧比較回路（１）は、定電流源θ４．差動入
力回路を成すＰＮＰ　ｌ−ランジスタ（ＱＮ　、　（Ｑ
２）とこれらの能動負荷を成すＮＰＮ　）ランジスタ（
Ｑａ）　、＋Ｑ４）から構成されている。

増幅回路（２）は、定電流ｍ　ａｍ　、初段増幅用ＮＰ
Ｎトランジスタ（ＱＳ）とイモレクタより抵抗ＯＧ、α
ηをそれぞれ介してベースに信号を受けるＮＰＮ）ラン
ジスタ（Ｑ６）　、　（Ｑ９）、トランジスタ（Ｑ６）
の負荷となる抵抗０１９、ともにエミッタフォロワとし
て働（ＮＰＮ）ランジスタ（Ｑ７）とＰＮＰ）ランジス
タ（Ｑｓ　）から構成されている。

次に動作について第３図を併用して説明する。

＠３図は第１図の各部の電圧波形を示している。

まず、電圧比較回路（１）に２いて、トランジスタ（Ｑ
ｌ）　、（Ｑ２）　、　（Ｑ３１および（Ｑ４）のそれ
ぞれのコレクタ電流をＩｃｔ　、　Ｉｃｚ　、　ＩＣ３
そしてＩＣ４とすると、　　ＩＣ４＝−＝　ＩＣ２とな
り、さらに、トランジスタ（Ｑ４）と（Ｑ５）はカレン
トミラー回路を成しているので、Ｉｃａ　−ＩＣ４臆Ｉ
Ｃ２となり、出力電流１８はＩＣＩ−ｔｃｓであるが、
結果として次式で表わされる。

ｔａ　−ＩＣＩ　−１ｃ２　・・・・・−（Ｉ　ｍ　）
マタ、定電ｆｌｌ１０４１ノ１１１流１１４　ハ、ＶＩ
Ｎ−Ｖ？　（７）大きさに応じて、　　ＩｃＩとｔＣａ
とに分割されるが、ＶＩＮ−Ｖ７＜（ｌのとき、ＩｃＩ
　＞　ＩＣ２となり、［１ｍ１式にｊ？　イテＩ　ＩＩ
　＞　０　トｆ！　４　＠　次Ｋ、ｖＩＮ−ｖｙ＞ｎ　
　（Ｄときは、　　１ｃ１（ｔｃｓとなり、［ｌａ］式
において、■−く０となる。ナオ、ＶＩＮ−Ｖ７−ｗｈ
ノトキ、Ｉｇ−０となる。

ｔｆｆわち、ｖＩＮ＜ｖ７ノトき、１ｇ＞Ｏであり、増
幅回路（２）において、トランジスタ（Ｑ５）がオン、
トランジスタ（Ｑｓ）　、（Ｑｓ）　、　（Ｑｅ）がオ
フ、トランジスタ（Ｑ７）が導通しており、はぼＶｅ　
ｓｗＶｃｃ　−ＶＢＥ７となる。ＶＢＥ７はトランジス
タ（Ｑ７）のベース・エミッタ間電圧である。この結果
、ｖ７は次式％式％ コツトき、ｖｏｕＴ−ＶＣＣテ、＄）ル。

次ニ、ｖＩＮ＞ｖ７ノトキ、１ｇ＜Ｏテア’）、増−回
路（２１に２いて、トランジスタ（Ｑｉ）、（Ｑ？）カ
ｔフ、トランジスタ（Ｑ６）、（（，２Ｇ）がオン、ト
ランジスタ（Ｑ８）が導通して参り、はぼＶｓ　＝　Ｖ
ＥＢ８となる。　ＶＥＢ８はトランジスタ（Ｑ８）のエ
ミッタ・ベース磁圧である。この結果、ｖ７は次式で表
わされる。

ｋｌ十爬２２ このとき、ｖｏｕＴはほとんどＯｖである。

ココテ、■ＢＥ７±ｖＥＢ８トし、 とすれば［［１１１式、〔口５１式は次式にまとまる。

Ｖｙ　＝　Ｖａ　Ｉ±ＶＴＨ−・−・・−ＣＩｅ］ｒｌ
オＶＩＮ−ＶＢｘ＋ＶｈＴ：ｔｂ；Ｅ＋ノテ、士ｖＴＨ
ハアナログ波形の入力電圧ＶＡの亭夾上のしきい値電圧
である。

第３図ニ９イテ、　ＶＩＮ＜Ｖ７（７）トきは、Ｖｙ　
−Ｖｅｒ　＋ＶＴＲであり、ＶＩＮが序々に高くなって
、わずかに、ＶＩＮ＞Ｖ７　　となったとき、■７は低
下し始める。このことは、さらに、ＶＩＮ）Ｖ７　　と
する正帰還を働かせ、−瞬のうちに、しきい値電位ｖ７
が、ｖａｔ　−ＶＴＨ＋ｃ切換ワ６ｓ　次１Ｃ１ＶｒＮ
カ序々ニ低くなって、わずかに、ＶＩｓ（Ｖ７となった
とき、ｖ７は上昇し始め、さらに、ＶＩＮ＜Ｖ７とする
正帰還となり、−瞬のうちに、しきい値襦位ｖ７が、Ｖ
ＢＩ＋ＶＴＨに切換わる。そして、これらの繰り返しに
より、アナログ波形の入力電圧ＶＩＮは波形整形され、
矩形波形の出力電圧ｖｏｕＴが得られる。

以上のような波形整形回路の用途の一つに１磁依カード
リーダの復調回路が考えられる。磁気ヘッドで読み出し
たアナログ波形信号を矩形波信号に波形整形した後、デ
ィジタル処理により復調するのであるが、アナログ波形
信号に重畳したノイズの影響をなくシ、さらに、波形整
形の前後で信号のデユーティサイクルを変えてはならな
いという相反する条件を満たすためには、バイアス磁圧
の上下に設定する２つのしきい値電圧、すなわち±ＶＴ
Ｈが、対称であって、奄諒電圧Ｖｃｃ、バイアス電圧Ｖ
ＢＩの変動の影響を受けず、また、温度依存性を侍って
いない必要があった。

しかし、ＣＩｄ１式よりわかる通り、ＶＴＨはＶｃｃの
変動に対してはほぼ比例して変動し、ＶＢＩだけくずれ
るため、２つのしきい値電圧±ＶＴＲの対称性が狂い、
温度変化に対しては、ＶＢＥ７　、　ＶＥＢｇの濡ｌ依
存性の影響を受けるという欠点があった。

さらに、＠１図において、トランジスタ（Ｑ６）と（Ｑ
９）は、それぞれの負荷条件を実際に一致させることは
難しく、結果的に一方のトランジスタが早くオンし、他
方のトランジスタが早くオフすることにより、最憑時、
入力電圧ＹＥＮに重畳したノイズにより、ＶＯＵＴだけ
が一瞬反転することもありうる、という欠点もあった。

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、゛電圧比較回路と、その出力を
受けて定゛曙流出力の極性が切り換わる定電流供給回路
と、この定゛１１！流出力を流してしきい値を設定する
抵抗とで波形整形回路を構成することにより、バイアス
磁圧の上下に設定する２つのしきい値電圧の対称性を保
ち、電源電圧、バイアス電圧の影響をなくし、温度依存
・性を制御し−さらに、安定した波形整形した出力信号
を得ることができる波形整形回路を提供することを目的
としている。

以下、この発明の一賽厖例を図について説明する。第２
１図において、は）〜ｉ７１　、　ＩＩ）　、曲および
圓は第１図と同じである。（社）は定電流供給回路、（
８）は電圧比較回路（１）の出力端子でもあり、また、
定電流供給回路（社）の入力端子でもある両者の接続点
、（９）は定電流供給回路３１）のしきい値設定のため
の定電流出力端子（第１出力）であり、直接＄２人カ端
子（７）へ接続されている。

定電流供給回路（２）Ｊは、トランジスタ（Ｑ２１）の
ペースが入力端子（８１へ接続され、このエミッタがト
ランジスタ（Ｑ２２）のペースとコレクタとトランジス
タ（Ｑ２６）　　のペースの接続点に接続され、このコ
レクタがトランジスタ（Ｑ２３）のコレクタとトランジ
スタ（Ｑ２４）のペースに接続され、この接続点より定
＊／ｆｔ源のを介して４諒（４）へ接続される。トラン
ジスタ（Ｑ２４）のエミッタは、トランジスタ（Ｑ２５
）のペースとコレクタとトランジスタ（Ｑ２　ａ　）の
ペースの接続点へ接続され、このコレクタは、定電流出
力端子（９）へ接続され、この接続点より定電流ｄｉ圏
を介して′＋４Ｉｌｆｉ（４）へ接続される。トランジ
スタ（Ｑ２７）のペースは、トランジスタ（Ｑ２６）の
コレクタへ接続さ４、この接続点より定′鑵流源−を介
して電ｍ　１４１へ接続され、このコレクタは、！＠ｌ
出力（９）から出力される定電流が零となった時点で伏
轢が反転する第２出力１１へ接続され、この第２出力ｄ
１は波形整形回路の出力端子Ｉ］αとなっている。

さらに、トランジスタ（Ｑ２２）　、　（Ｑ２３）　、
　（Ｑ２５）、（Ｑ２６）＆よび（Ｑ２７　）の各エミ
ッタは全て、基準鑵位点（３）−＼接続される。また、
トランジスタ（Ｑ２５１はトランジスタ（Ｑ２３）と同
一性能のトラン。

ジスタを２個並列接続したものであり、トランジスタ（
Ｑ２６）はトランジスタ（Ｑ２２）と同一性能のトラン
ジスタを２個、並列接続したものである。定電流ｍ■、
餡、および−は、いずれも定電流値１２０に設定されて
いる。

次に動作について第３図を併用して説明する。

１１！３図は！＠２図の各部の電圧波形を示している。

電圧比較回路（１）において、　ＶＩＮとｖ７の大小の
関係による接続点＋８１における４流■８については、
すでに説明したように、ＶＩＮ（Ｖ７のとき、Ｉｓ　）
０となり、ＶＩＮ＞Ｖ７のとき、１８く０となり、■Ｉ
Ｎ冨ｖ７のとき１８冨０となる。

さて、ＶＩＮ＜Ｖ７のとき、定植流供給回路（社）にお
いて、ＩＩＩ）０であるのでトランジスタ（Ｑ２１）は
オン、トランジスタ（Ｑｚｓ）、（Ｑ２４）、（Ｑｚｓ
）はオフ、トランジスタ（Ｑ２６）がオン、トランジス
タ（Ｑ２７）がオフの状態にある。出力定電ｆｉ　Ｉ　
９は、一般に、１ｏ−ｉｚｏ−１ｃ２４となる。ここで
ＩＣｌ３はトランジスタ（Ｑ２４）のコレクタ磁流であ
る。前述の伏聾では、ＩＣ２４−＝０であるので、ｌ５
−１２０となり、このときの電圧比較回路（１）の＠２
入力端子′鑵圧ｖ７は次式で求まる。

Ｖ７　＝　ＶＢＩ　＋ＲＬ１＠１２０−・−・［■ａ］
マタ、ＶＯＵＴ　Ｗ　Ｖ　ＣＣトｆＡ　ツ１：　Ｌｌ’
　６４次にＶＩＮ＞Ｖ７のとき、Ｉｓく０であるので、
　トランジスタ（Ｑ２１）はオフ、さらにトランジスタ
（Ｑ２２）　、　ｔＱ２６）もオフ、ここで、カレント
ミラー回路を構成するトランジスタ（Ｑｚｓ）　、　（
Ｑａ４＞よび（Ｑ２５）のコレクタ４流をそれぞれＩＣ
２３、ＩＣ２４。

およびＩＣ２５とすると、ＩＣ２４＝　ＩＣ２５謔２１
ｃ２３が成立し、ＩＣ２３０１２０であるから、ＩＣ１
１４≧２１２０となる。ここで、１９＝１２０−ＩＣ２
４であることから、１９．＝−１２０となり、このとき
の４圧比較回路（１）の第２入力端子電圧ｖ７は次式で
求まる・Ｖ７．、、ＶＢＩ−１ｘｔ−１２ｏ・・・−・
［［Ｉｂｌまた、■０υ丁はほとんどＯｖである。

ここで士ＶＴＨ＝ｍ±Ｒ，１ｘｍｌｚｏ−−−−＝　［
ＩＩＣ］として、［ＩＩａ１式、　［ｌＩｂ１式、［［
ＩＣ１式をまとめる・と、 Ｖ７＝ＶＢＩ士ＶＴＨ ＠３図ｉＣ：＆”イテ、ＶＩＮ　＜ｖ７ノ（！：　ｅｘ
　ハ、Ｖ７−ＶＢＩ＋ＶＴＨであり、ＶＩＮが序々に旨
くなって、わずかに、Ｖ　Ｚ　Ｎ＞　Ｖ　７となったと
き、■７は低下し始める。このことは、さら−こ、ＶＩ
Ｎ）Ｖ７とする正帰還を働かせ、−瞬のうちに、上記第
２入力端子′罐圧Ｖ７カ、Ｖ　Ｂ　Ｉ　−Ｖ　Ｔ　ＲＩ
ｍ　切換ワル＠　次＋Ｃ１Ｖ　Ｉ　Ｎ　カ序々に低くな
って、わずかに、ＶＩＮ＜Ｖ７となったとき、Ｖｙ　は
上昇し始めさらに、　ＶＩＮ（Ｖ７　　とする正帰還と
なり、−瞬のうちに第２入力端子電圧■７が、ＶＢＩ　
＋ＶＴＨに切侵わる。そして、これらの繰り返しにより
、アナログ波形の入カ雇圧ＶＩＮは波形整形され、矩形
波形の出力４圧ＶＱＵＴが得られるよう制卸される。Ｖ
２Ｏは基準となる市圧値で、ニ２０は１２０を決める抵
抗の鴫である。したがってｒｎｃ）式にあてはめると に１１ 精度よく得られ、基準（圧１ｌＩｉＶ２０もその絶対値
は実使用上問題のない精度で任意の値か得られ、ざらに
Ｖ２Ｏの温度依存性も制御できる。〔■ｄ〕式よりわか
るように、しきい頑圧士ＶＴＨは電諒電圧Ｖｃｃ、ハイ
アスセ圧Ｖ８ｆの変動の影響は受けず、また、２つのし
きいセ圧士ＶＴＲの対称性もトランジスタのカレ゛　ト
ミラー回路により成流１９を切換えており、十分・；＠
度かで尋られる。

また、第２図において、波形慢形回路の出力トランジス
タ（Ｑ２７）が、オフするときは、このベース１１流ｌ
Ｂ２７がほぼ０になるときであり、トランジスタ（Ｑｇ
ｘ）　、　（Ｑ２２）　、　（Ｑ２６）のコレクタ４流
を、それぞれ、１ｃ２１．ＩＣ２２ｊＩＣ２３とすれば
、ＩＣ２６冨１２０となる。また、トランジスタ（Ｑ２
２）と（Ｑ２６）はカレントミラー回路を成しているの
で、１ｃ２１ら、　　ｌｃｚａ＝１ｇｏが導かれる。こ
こで、１９＝１２０−１ｃ２４であるため、１９＝Ｏと
なる。

ｌ５−ＯｃＤトき、ｖ７＝ｖＢ［テアル。

すなわち、出力トランジスタ（Ｑ２７　）がオフする時
点、またはオンする時点は、しきい値゛電位ｖ７か、す
でにＶＢＩまで変化した時点であるため、安定な出力層
圧ｖｏｕＴが得られる。

なお、上記賽施例では、電圧比較回路、定′ｄ１＃を供
給回路について具体的な回路を示したが、これらに限る
ものでなく、同等の機能を回路を変えて得てもよい。例
えば上記実施例では回路全体の出力端子とした定４ｆ５
ｆＥ供給回路の第２出力を、その＠１出力から出力され
る定電流が零となった時点で伏、嘘が反転するものとし
たが、これは該定電流が定常状態の蜜蝋流値より低い所
定値となった時点で状態が反転するものとしてもよい。

また、基準肩位点は接地点でも、第２の電源でもよい。

以上のように、この発明によれば、電圧比較回路と、定
′４ｉｆｆｔ供給回路と、しきい値設定用抵抗とにより
波形整形回路を構成したので、バイアス電圧を基準とし
て、その上下に設定する２つのしきい値罐圧の温度依存
性と大きさが、対称性を損なうことなく・精度よく自由
に得られバイアス電圧を基準として、その上下に＠描を
有するアナログ波形入力信号を任憇のしきい値で安定に
波形整形できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の波形整形回路を示す回路図、第２図はこ
の発明の一実施例の波形整形回路を示す回路図、第３図
はｄ６１図と第２図に示した波形整形回路の各部の電圧
波形を示す動作説明図である。 （１）・・・電圧比較回路、＋５１・・・バイアス電圧
点、＋６１・・・入力端子、（７）・・・第２人力、（
９）・・・定電流出力端子（′＃Ｓ１出力）、ｔｌ［Ｉ
・・・出力端子（第２出力）　、（Ｉｌｌ・・・しきい
値設定用抵抗、（社）・・・定電流供給回路・なお図中
、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代　　理　　人　　　　　　　　葛　　野　　信　　−
第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　入力端子に接続した第１人力としきい値入力
   のための′＠２人力とこれらの比較出力とを有する電圧
   比較回路と、前記電圧比較回路の出力を受けて該電圧比
   較回路の＄１入力端子が＠２入力端子より高い時に定電
   流を流入し＠１人力踵圧が第２入力端子より低い時に前
   記定電流と同じ大きさの定電流を流出する第１出力を有
   する定電流供給回路と、前記電圧比較回路の第２人力と
   前記定電流供給回路の′ｓ１出力との接続点に一端を接
   続し他端を入力信号電圧の晶準となるバイアス電圧点に
   接続したしきい値電圧設定用の抵抗と、前記定電流供給
   回路に設１、けられ前ｔｆｉｌ！＠１出力から出力され
   る定電流が所定値となった時点で状態が反転する第２出
   力とを備え、該第２の出力を回路全体の出力端子とした
   ことを特徴とする波形整形回路。
2. （２）前記定電流供給回路の第２出力が、前記第１出力
   から出力される定−流が零となった時点で状態が反転す
   るものであることを特徴とする特許請求の範囲＠１項把
   載の波形整形回路。 （３１前記しきい値′磁圧設定用抵抗の両端に得られる
   しきい値電圧の温度依存性として所望の温度依存性が得
   られるよう前記定電流供給回路の第１出力に流入または
   流出する定電流の温度依存性を設定したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項８載の波形整形回
   路。