JPS61260712A

JPS61260712A - 波形整形回路

Info

Publication number: JPS61260712A
Application number: JP60101103A
Authority: JP
Inventors: Akihito Azetsu; 明仁畔津
Original assignee: OYO KEISOKU KENKYUSHO KK
Current assignee: OYO KEISOKU KENKYUSHO KK
Priority date: 1985-05-13
Filing date: 1985-05-13
Publication date: 1986-11-18

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】（発明の技術分野）この発明は、精密な整形波形回路、特にクランパ、リミ
ッタ、スライサ等の波形整形回路に関する。

（発明の技術的背景とその問題点）信号を入出力演算する場合などにおける波形処理として
、クランパ、リミッタ、スライプ等の処理がよく必要に
なる。特に、高速で精密な波形整形を必要とする場合が
少なくない。

第４図に最も簡単なりンンプ回路の例を示し説明すると
、入力信号ＶＩＮはコンデンサＣ１を介して負荷Ｒ（に
接続される。そして、負荷ＲＬと並列に、ダイオードＣ
ＲＩ　と基１４Ａ電圧Ｖｒｅｆの直列回路が接続されて
いる。この回路では、出力電圧ｖｏｕｔが基準電圧Ｖｒ
ｅｆとダイオードＧＲＩの順電圧投下ＶＦとの和に比較
し低レベルになった場合、ダイオードＧＲＩが導通状態
となり、コンデンサＣＩを充電し出力電圧ＶＯＵＩを」
１昇させる。従って、出力電圧ＶＯＵＴの最低値は（Ｖ
ｒｅｒ−ＶＦ）ニクランブされる。この回路は、クラン
プ電圧（Ｖｒｅｒ−Ｖｒ）がダイオードの順方向電圧役
１分を含んでおり、これはダイオードに流れる電流によ
り変化してしまうので、精密な用途には用いられない。

次に、第５図のように演算増幅器を１つ使った回路が考
えられている。この回路はノ、（準電圧Ｖｒｅｆを演算
増幅器ＡＰＩの非反転入力端子に接続し、反転入力端ｆ
−にはタイオードＣＲ２のアノードと抵抗Ｒ１を接続し
、ダイオードＣＲ２とＣＲ３を直列に順方向に接続した
状態でその中点を演算増幅器ＡＰＩの出力端子に接続す
る。そして、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とタイオードＣ
Ｒ３カソードをそれぞれ接続し、負荷Ｒ［と接続する。

この回路の動作は、出力電圧ＶＯＵＴが基準電圧Ｖｒｅ
ｌよりレベルがドると、演算増幅器ＡＲＩの出力が上５
１し、コンデンサＣ１を充電することにより出力電圧Ｖ
０１１’ｌをＩ−′ｌｉさせる。・方、出力電圧ＶＯＩ
ＪＩが基準電圧ＶｒｐＴよりもレベルが高いに場合、演
算増幅器ＡＰＩの出力は負電圧となり、ダイオードＣＲ
２が導通すると、）４にダイオードＣＲ３は逆方向にバ
イアスされるので出力゛電圧ＶＯＩＩＩには影響しない
。このようにして、出力電圧ＶＯＵ＋の最低値は基準電
圧Ｖｒｅｊにクランプされる。この回路はタイオードＣ
Ｒ２及びＣＲ３の特性がクランプ電圧の影響を５−えな
いので、精密な目的として広く利用されている。しかし
、負荷抵抗Ｒ１に汰れる電流が比較的大きい場合、演算
増幅器ＡＲＩの出力電流が不足することにより、基べ「
電圧Ｖ＋ｒｆに対応して演算増幅器ＡＰＩの出力′電圧
が出ず、低ドしてしまう場合がある。また、人力信号に
負方向のＨＨ’ｒ；が混入した場合にも、同様にクラン
プ電圧は基準電圧Ｖｒｐ＋より低ドしてしまうことがあ
る。

第６図（Ａ）〜（Ｃ）にクランプ電圧について示してあ
り、同図（Ａ）は理想的にクランプされた場合で、基準
電圧Ｖｒｐｆが最低電圧となっている。しかし、同図（
Ｂ）は演算増幅器の出力電波の容Ｘ＋１不足のため、ク
ランプ電圧は基準゛市圧Ｖｒｐｆより低ドしている。ま
た、同図（Ｃ）は入力電圧に負方向の雑音電圧が混入し
たため、やはりクランプ電圧は基ぺ「電圧Ｖｒｐｆより
低ドしてしまっていることを示している：このように１
１確なりランプができない場合、波形処理上では大きな
欠点となる。第７図はこのような欠点を解消するために
考えられたもので、演算増幅器ＡＰＩを含むクランプ回
路のダイオードＣＲ３のカソードと負荷抵抗Ｒ１の間に
バッファアンプＡＲ２を設けたものであるが、入力信号
ＶＩＨの帯域が広い場合、このバッファアンプも広帯域
のものを使用せねばならない。しかしながら、高電流出
力型の増幅器の場合、なかなか広帯域の設計が難かしく
、且つ、オフセット電圧が大きいなどのため、精密なり
ランプ電圧が得られない。

（発明の目的）この発明は上述のような事情からなされたものであり、
この発明の目的は、負荷電流が大きい場合でも精密なり
ランプ電圧を可能にする波形整形回路を提供することに
なる。

（発明の概要）この発明は、入力信号を波形整形して負荷に出力する波
形整形回路に関するもので、上記入力信号から増幅回路
を介して上記負荷に接続し、この負荷端から基準電圧ク
ランプ回路を介して上記増幅回路の入力端にフィードバ
ック接４Ａ−ｈ−１，−１−Ｌ−１−４１１−ν角筒の
嬬子１１圧を１−肥大準電圧クランプ回路において設定
された基準電圧にクランプするようにしたものである。

（発明の実施例）第１図はこの発明の一実施例を示すものであり、入力信
号ＶＩＮは増幅回路１に人力され、この増幅回路１の出
力電圧は負荷Ｒ１に供給されると共に基準電圧クランプ
回路２に入力され、この基準電圧クランプ回路２の出力
が増幅回路１にフィードバックされるようになっている
。

この回路の動作について説明すると、出力電圧ｖｏｕｔ
が基準電圧クランプ回路２で設定された基準電圧Ｖｒｅ
ｆより低レベルになったときだけ、基準電圧回路２は出
力電圧を増幅器ｌに加算入力し、出力電圧ＶＯＵＴが基
準電圧Ｖｒｅｆと簿しくなったときに始めて、基準電圧
クランプ回路の出力は零となる。つまり、出力電圧ＶＯ
ＬＩＴの最低電圧は基準電圧Ｖｒｅｌにクランプされた
ことになる。このように、基準電圧クランプ電圧回路２
の出力は負荷抵抗Ｒ［には直接接続されず、＃を幅回路
１の入力に接続されるだけであるので、極めて微少な電
流８璧を有するだけでよく、精密なりランプが可能とな
るのである。

このクランプ回路の一例を第２図（Ａ）に具体的に示す
。アース電位に対して入力される入力電圧ＶＩＮは、コ
ンデンさＣ１を介してトランジスタＱ１のベースに接続
される。そして、トランジスタＱ１のコレクタは電１７
＋Ｖｃｃに、エミッタは抵抗Ｒ１２を通じてアース電位
に接続されると共に負荷抵抗ＲＬに接続され、この負荷
抵抗Ｒしの他の一端はアース電位に接続されている。一
方、演算増幅器ＡＰ１１の非反転入力端子からは基準電
圧Ｖｒｅｆがアース電位に対して接続され、反転入力端
子は抵抗ＲＩ３を介してトランジスタＱ１のエミッタに
接続されると共に、順方向に直列に接続されたダイオー
ドＧＲＩＩとＣＲ１２に対し、０１１１２のアノードに
接続されている。そして、演算増幅器ＡＲＩＩの出力が
ダイオードＧＲＩＩとＣＲ１２の接続点に接続され、ダ
イオードＧＲＩＩのカソードはコンデンサＣ１ｌを介し
てアース電位に接続されると同時に、抵抗Ｒ１１を介し
てトランジスタＱｌ（７）ベースに接続されている。

このような構成においてその動作を説明すると、出力電
圧ｖｏｕｒが基準電圧Ｖｒｅ（より低レベルになった場
合、演算増幅器ＡＲＩＩの出力は正電圧として出力され
、コンデンサ０１１を充電する。

このため、トランジスタＱｌのベース電位はｌ　’；１
し、出力電圧ＶＯＵ＋も上昇する。そして、出力電圧Ｖ
ＯＵＴが基準電圧Ｖｒｔ＋ｆと等しくなると演算増幅器
ＡＲＩＩの出力電圧は零となり、平衡状態となって出力
電圧ＶＯυ■は基準電圧Ｖｒｅ　ｆにクランプされる。

次に、出力電圧ＶＯＬＩＩが基準電圧ＶｒｅＴよりも高
いレベルにある場合を考えてみると、演算増幅器の出力
電圧は負電圧となり、ダイオードＣＲ１２が導通する一
方、ダイオードＣＲＩＩは逆方向にバイアスされるので
トランジスタＱｌのベース電位には影響を与えず、出力
電圧ＶＯＵＴにも影響を与えない。つまり、入力信号Ｖ
ＩＮが基準電圧Ｖｒｅｆより高いレベルの場合にはその
まま出力電圧ＶＯυ■となり、基準電圧Ｖｒｅｌより低
いレベルの場合には基準電圧Ｖｒｅｆにクランプされた
電圧が出力電圧ＶＯＩＩ＋となるのである。この回路で
は負荷抵抗Ｒ１に流れる電流が大きい場合でも、抵抗Ｒ
１１に流れる電流は小さい、つまりトランジスタＱ１の
電流増幅率の逆数倍の負荷電流しが流れないので、演算
増幅器ＡＲＩＩの出力電流容量は小さくてよい。また、
雑音に対しては同図（Ｂ）のように抵抗Ｒ１４，Ｒ１５
及びコンデンサＣ１２から成るフィルタネットワークＮ
１をコンデンサ引とトランジスタＱ１のベース間に挿入
することにより、クランプ電圧を正確に保つことができ
る。

第３図はクランプ回路の他の実施例を具体的に説明する
もので、第２図（Ａ）におけるトランジスタＱｌと抵抗
Ｒ１２で構成されたエミッタホロウ回路を、演算増幅器
ＡＲＩ２を使用した増幅回路に置き換えたものである。

この図で、演算増幅器ＡＰＩ２の反転入力端子から抵抗
Ｒ１４を通じてアース電位に接続すると共に、抵抗Ｒ１
５を介して出力端子に接続され、この抵抗Ｒ１５と並列
にコンデンサＣＩ２が接続されている。また、演算増幅
器ＡＲ１２の非反転入力端子はコンデンサＣＩに接続さ
れると共に、抵抗Ｒ１Ｂを通じてアース電位に接続され
ている。その他の回路素子の接続は第２図（Ａ）と同じ
である。

このような構成においてその動作を説明すると、出力電
圧ＶＯＵＴが基準電圧Ｖｒｅｆより低いレベルになると
、コンデンサ０１１　を充電させることにより演算増幅
器ＡＲ１２の非反転入力端子の１に位を高め、これによ
り出力電圧ＶＯＬＩＴを上昇させ、結局出力電圧ＶＯυ
■を基準電圧Ｖｒｅｆにクランプさせる。また、出力電
圧ＶＯυＩが基準電圧Ｖ、ｅｔより高いレベルにあると
きは入力信号ＶＩＨに応じた出力電圧ＶＯυ■となる。

ここで、抵抗Ｒ１ＧはコンデンサＣ１１の放電用に必要
であり、演算増幅器ＡＲ１２の入力バイアス電流が流れ
出しているか、極めて小さい場合に必要である。この第
３図の実施例は第２図（Ａ）及び（Ｂ）にない特長を有
する、即ち、入力電圧ＶＩＮから出力電圧ＶＯＵ＋まで
の利得や周波数特性が任意に目、つ筒中に設定できる。

周波数特性については、例えばコンデンサＣ１２を黄択
することにより実現でき、利ｆ、Ｊについては例えば抵
抗１５を選択し、所望の周波数特性が得られるようにコ
ンデンサ０１２を選択することにより実現できる。また
、演算増幅器ＡＲ１２にオフセット特性の悪いものを使
用しても、出力電圧ＶＯＵＩのクランプ特性に悪影響は
ない。

そして、演算増幅器ＡＲＩ２には入力信号ＶＩＬＩが直
接通過するのであるから、もともと高速タイプを使用し
たものであるから特に速度の点では問題にならない。

ここで述べた実施例をわずかに変更するだけで、つまり
基準電圧クランプ回路２を複数用いるなどすることによ
り、リミッタやスライサとしても使用することができる
。

（発明の効果）以し〕のようにこの発明によれば、極めて高速で１１つ
高精度に波形整形を行なうことができる波形整形回路を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図、第２図（Ａ）　
、　（Ｂ）及び第３図は第１図の共体的回路を示す図、
第４図、第５図及び第７図は従来のクランプ回路を示す
図、第６図（Ａ）〜（Ｃ）はクランプ波形を示す図であ
る。ｌ・・・増幅回路、２・・・ノ、（べｔ電圧クランプ回
路、ＡＲＩ　、ＡＲＩＩ、ＡＲＩ２・・・演算増幅器、
Ｑｌ・・・トランジスタ。出願人代理人　　安　形　Ａｌｌ：。 ≧ タ　　　　　　　− くンタ　　　　　へく

Claims

【特許請求の範囲】

入力信号を波形整形して負荷に出力する波形整形回路に
おいて、前記入力信号から増幅回路を介して前記負荷に
接続し、この負荷端から基準電圧クランプ回路を介して
前記増幅回路の入力端にフィードバック接続することに
より、前記負荷に端子電圧を前記基準電圧クランプ回路
において設定された基準電圧にクランプするようにした
ことを特徴とする波形整形回路。