発振器

本発明の実施形態は、発振器に関する。

電流源を構成するトランジスタには、フリッカ雑音が生じる。このフリッカ雑音は、トランジスタの欠陥により生じ、電子やホールの移動がこの欠陥の影響を受けることで、電流源にはランダムに異常な出力が発生する。フリッカ雑音による電流源の出力変動は予測困難である。このようなフリッカ雑音によって、コンデンサの端子電圧が基準電圧に到達するのに必要な時間が変動し、発振周波数が変動することがあるという問題があった。

米国特許出願公開第2013/0222069号明細書

実施形態は、フリッカ雑音の発生に拘わらず、安定した周波数の発振出力を得ることができる発振器を提供することを目的とする。

実施形態の発振器は、3つの電流源と、前記3つの電流源からの電流によって基準電圧を発生する抵抗と、前記3つの電流源からの電流が供給される2つのコンデンサと、前記2つのコンデンサのうち前記3つの電流源のいずれかから電流が供給されているコンデンサの端子電圧と前記基準電圧とを比較して所定周期の比較結果を出力するコンパレータと、前記電流源のそれぞれと前記抵抗及び2つのコンデンサとの間を接続可能なスイッチ回路と、前記コンパレータの出力に基づいて前記スイッチ回路を制御して、前記3つの電流源のうちの2つの電流源からの電流を前記抵抗及び前記2つのコンデンサのうちの一方のコンデンサに供給することで前記3つの電流源を間欠的に使用するスイッチコントローラと、を具備する。

第1の実施の形態に係る発振器を示す回路図。

関連技術における発振器を示す回路図。

図1中のスイッチ回路SWの具体的な回路構成の一例を示す回路図。

図1中のスイッチ回路SWの他の回路例を示す回路図。

スイッチ回路SWの制御、発振出力及びスイッチ回路SWによって定電流がどの端子に供給されるかを示す説明図。

図5の各期間における配線状態を示す回路図。

図5の各期間における配線状態を示す回路図。

図5の各期間における配線状態を示す回路図。

図5の各期間における配線状態を示す回路図。

図5の各期間における配線状態を示す回路図。

図5の各期間における配線状態を示す回路図。

本発明の第2の実施の形態において採用されるスイッチ回路SWの制御を説明するための説明図。

図12の各期間における配線状態を示す回路図。

図12の各期間における配線状態を示す回路図。

図12の各期間における配線状態を示す回路図。

図12の各期間における配線状態を示す回路図。

図12の各期間における配線状態を示す回路図。

図12の各期間における配線状態を示す回路図。

本発明の第3の実施の形態において採用されるスイッチ回路SWの具体的な構成の例を示す回路図。

本発明の第3の実施の形態において採用されるスイッチ回路SWの具体的な構成の例を示す回路図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。 (第1の実施の形態) 図1は第1の実施の形態に係る発振器を示す回路図である。また、図2は関連技術における発振器を示す回路図であり、特許文献1に開示された回路を示している。

先ず、図2を参照して関連技術の発振器について説明する。図2において、スイッチS11,S13,S16は、制御信号φの反転信号である制御信号φバー(以下、/φと記載)のハイレベル(以下、Hレベルという)で同時にオンし、制御信号/φのローレベル(以下、Lレベルという)で同時にオフする。スイッチS12,S14,S15は制御信号φのHレベルで同時にオンし、Lレベルで同時にオフする。

スイッチS11,S13がオンになると、電流源I11からの電流がスイッチS11を介してコンデンサC11に流れて、コンデンサC11の端子電圧が上昇する。こうして、コンパレータ32の正相入力端に印加される電圧が上昇する。また、電流源I12からの電流は、スイッチS13を介して抵抗R1に流れる。抵抗R1の電圧降下によって、コンパレータ32の逆相入力端には、所定の定電圧(基準電圧)が印加される。コンパレータ32はコンデンサC11の端子電圧が抵抗R1の抵抗値に基づく基準電圧よりも高くなると、出力をLレベルからHレベルに変化させる。

これにより、制御信号/φはLレベルとなり、制御信号φはHレベルとなる。そうすると、スイッチS11,S13,S16はオフとなり、スイッチS12,S14,S15はオンとなって、コンデンサC12はスイッチS14を介して電流源I12からの電流によって充電される。また、抵抗R1には、電流源I11からの電流が流れて電圧降下が生じる。

コンデンサC12の端子電圧はコンパレータ32の逆相入力端に供給され、抵抗R1の抵抗値に基づく基準電圧は、コンパレータ32の正相入力端に供給される。コンデンサC12の端子電圧が、抵抗R1の抵抗値に基づく基準電圧を超えると、コンパレータ32の出力はHレベルからLレベルに反転する。これにより、制御信号/φはHレベルとなり、制御信号φはLレベルとなる。こうして、スイッチS11,S13,S16はオンとなり、スイッチS12,S14,S15はオフとなって、同様の動作を繰り返す。

コンパレータ32の出力は、コンデンサC11の端子電圧が基準電圧に到達するか又はコンデンサC12の端子電圧が基準電圧に到達する毎に反転することになる。即ち、コンパレータ32からは、電流源I11,I12の定電流値及びコンデンサC11,C12の容量に基づく端子電圧の変化と、抵抗R1の抵抗値に基づく基準電圧とに応じた一定周期の発振出力が得られる。コンパレータ32の出力はインバータ33,34に供給されて、コンパレータ32の出力が反転する毎に制御信号/φ,φが生成される。

コンパレータ32にオフセットが生じている場合には、このオフセットの影響によって、コンパレータ32出力の反転タイミングが変化する。従って、基準電圧をコンパレータ32の逆相入力端のみに供給した場合には、オフセット値の相違によって素子毎に発振周波数が変化してしまう。これに対し、図2の回路は、コンパレータ32の出力が反転する毎に、基準電圧を与えるコンパレータ32の入力端を切換えている。これにより、コンパレータ32の出力のHレベル時とLレベル時とでオフセットの影響が相殺され、オフセット値の相違に拘わらず発振周波数を一定にすることが可能である。

しかしながら、上述したように、電流源I11,I12は、発生の予測が困難なフリッカ雑音によって電流量が変動することがある。電流源を用いたこの種の発振器では、この変動によって、発振周波数が変動してしまうという欠点があった。

そこで、本実施の形態においては、3つ以上の電流源を用い、フリッカ雑音の発生を抑制することで、発振周波数の変動を抑制するようになっている。

図1において、電流源I1〜I3は、電源11に接続されており、それぞれ所定の定電流を発生する。本実施の形態においては、電流源I1〜I3は、相互に同一の定電流を発生するものであってもよい。電流源I1〜I3は、発生した定電流をそれぞれスイッチ回路SWの端子INA〜INCに供給することができるようになっている。スイッチ回路SWの端子AはコンデンサC1を介して基準電位点に接続される。また、スイッチ回路SWの端子Bは抵抗Rを介して基準電位点に接続され、スイッチ回路SWの端子CはコンデンサC2を介して基準電位点に接続される。本実施の形態においては、コンデンサC1,C2は相互に同一の容量値を有するものであってもよい。端子A,Cと基準電位点との間には、それぞれスイッチS1,S2も接続されている。また、端子Bと基準電位点との間にはチャタリング防止用のコンデンサC3が接続されている。なお、このコンデンサC3は省略可能である。

スイッチ回路SWの端子N1,N2は、コンパレータ21の正相入力端及び逆相入力端に接続される。コンパレータ21の出力端はスイッチコントローラ22に接続されており、コンパレータ21は、正相入力端及び逆相入力端に印加される電圧を比較し、比較結果を出力端からスイッチコントローラ22に出力する。

本実施の形態においては、抵抗Rはコンパレータ21の正相入力端又は逆相入力端に与える基準電圧を発生するために用いられる。抵抗Rには、後述するように、電流源I1〜I3からの定電流I1〜I3が流れて、電圧降下に基づく電圧が発生する。この電圧が基準電圧として端子N1又はN2に供給されるようになっている。

一方、コンデンサC1,C2は、コンパレータ21の出力を反転させるタイミングを決定するための電圧を発生する。コンデンサC1,C2は、後述するように、電流源I1〜I3から供給される定電流I1〜I3によって端子電圧が変化する。コンデンサC1,C2の端子電圧が端子N1又はN2を介してコンパレータ21の正相入力端又は逆相入力端に印加されるようになっている。

コンパレータ21は、コンデンサC1又はC2の端子電圧が抵抗Rによる基準電圧を超えることによって、出力が反転するようになっている。コンデンサC1,C2の端子電圧の変化は電流源I1〜I3からの定電流I1〜I3に応じたものであり、コンパレータ21の出力の反転周期は、定電流I1〜I3、コンデンサC1,C2の容量値及び抵抗Rの抵抗値Rに基づくものとなる。こうして、コンパレータ21の出力端から、所定周期の矩形波を発生させることができる。

コンパレータ21の出力はスイッチコントローラ22に与えられる。スイッチコントローラ22は、コンパレータ21の出力に基づく発振出力を出力するようになっている。なお、コンパレータ21の出力端に現れる信号を発振出力として用いてもよい。スイッチコントローラ22は、コンパレータ21からの出力に基づいて、スイッチ回路SW及びスイッチS1,S2を制御するための制御信号を発生する。

本実施の形態においては、スイッチ回路SWは、端子INAを端子A〜Cのいずれにも切換接続することが可能である。また、スイッチ回路SWは、端子INBを端子A〜Cのいずれにも切換接続することが可能であり、端子INBを端子A〜Cのいずれにも切換接続することが可能である。

更に、スイッチ回路SWは、端子INAを端子A〜Cのいずれかに接続すると同時に端子N1又はN2に接続することができる。また、スイッチ回路SWは、端子INBを端子A〜Cのいずれかに接続すると同時に端子N1又はN2に接続することができ、端子INCを端子A〜Cのいずれかに接続すると同時に端子N1又はN2に接続することができる。

スイッチ回路SWは、スイッチコントローラ22によって、各端子の接続先が設定されるようになっている。スイッチコントローラ22は、コンパレータ21の出力が与えられて、コンパレータ21の出力のLレベルとHレベルとが切り替わる毎に、スイッチ回路SWの各端子の接続を切換えるようになっている。

本実施の形態においては、スイッチコントローラ22は、スイッチ回路SWの各端子の接続先を変更することで、電流源I1〜I3のうち、同時に2つの電流源のみを使用して定電流を端子Bと端子A,Cの一方とに供給するとともに、使用する電流源を切換えるようになっている。例えば、スイッチコントローラ22は、使用しない電流源をコンパレータ21の出力が反転する毎に順番に変更してもよい。即ち、この場合には、電流源I1〜I3は、それぞれコンパレータ21の出力(発振出力)の1.5周期に1回使用されない期間があり、発振出力の1周期のみ連続的に使用されることになる。

スイッチコントローラ22は、電流源I1〜I3のいずれかの定電流I1〜I3が常に端子Bに供給されるようにスイッチ回路SWを制御すると共に、発振出力の半周期毎に端子Bが端子N1,N2に交互に接続されるようにスイッチ回路SWを制御する。また、スイッチコントローラ22は、定電流I1〜I3のうち端子Bに供給されていない定電流が、発振出力の半周期毎に端子A又は端子Cに交互に供給されるようにスイッチ回路SWを制御すると共に、定電流が供給されている端子A又は端子Cが、端子Bに接続されていない端子N1,N2に発振出力の半周期毎に交互に接続されるようにスイッチ回路SWを制御する。また、スイッチコントローラ22は、コンデンサC1,C2が定電流により充電されていない期間に、スイッチS1,S2をオンにして、コンデンサC1,C2の充電電荷を放電させるように、スイッチ回路SWを制御するようになっている。

図3は図1中のスイッチ回路SWの具体的な回路構成の一例を示す回路図である。スイッチ回路SWは、それぞれ3つのスイッチa,b,cを備えた5つのスイッチ群Sa,Sb,Sc,Sn1,Sn2を有している。スイッチ群Sa,Sb,Sc,Sn1,Sn2の各スイッチa〜cは、一方端が各スイッチ群Sa〜Sc,Sn1,Sn2毎に共通接続されて、それぞれ端子A〜C,N1,N2に接続される。また、スイッチ群Sa,Sb,Sc,Sn1,Sn2の各スイッチaの他方端は、全て端子INAに接続される。同様に、スイッチ群Sa,Sb,Sc,Sn1,Sn2の各スイッチbの他方端は、全て端子INBに接続され、スイッチ群Sa,Sb,Sc,Sn1,Sn2の各スイッチcの他方端は、全て端子INCに接続される。

図4は図1中のスイッチ回路SWの他の回路例を示す回路図である。図4の例も3つのスイッチa,b,cを備えた5つのスイッチ群Sa,Sb,Sc,Sn1,Sn2が用いられる。スイッチ群Sa,Sb,Sc,Sn1,Sn2の各スイッチa〜cは、一方端が各スイッチ群Sa〜Sc,Sn1,Sn2毎に共通接続されて、それぞれ端子A〜C,N1,N2に接続される。また、スイッチ群Sa,Sb,Scについては、各スイッチaの他方端は全て端子INAに接続され、各スイッチbの他方端は全て端子INBに接続され、各スイッチcの他方端は全て端子INCに接続される。また、スイッチ群Sn1,Sn2については、各スイッチaの他方端は全てスイッチ群Saのスイッチa〜cの共通端に接続され、各スイッチbの他方端は全てスイッチ群Sbのスイッチa〜cの共通端に接続され、各スイッチcの他方端は全てスイッチ群Scのスイッチa〜cの共通端に接続される。

スイッチコントローラ22は、図3及び図4のスイッチ群Sa,Sb,Sc,Sn1,Sn2を制御して、スイッチa〜cのいずれか1つをオンにすることができるようになっている。これにより、端子INA〜INC、端子A〜C、端子N1,N2相互間を接続する上述した制御が行われるようになっている。

なお、図3及び図4の構成は一例であり、上述した各端子間の接続制御ができれば、どのような回路構成を採用してもよい。

次に、このように構成された実施の形態の動作について図5乃至図11を参照して説明する。図5はスイッチ回路SWの制御、発振出力及びスイッチ回路SWによって定電流がどの端子に供給されるかを示す説明図である。また、図6乃至図11は図5の各期間における配線状態を示す回路図である。図6乃至図11において、スイッチ回路SW中の実線は端子Bに接続される配線、即ち、基準電圧をコンパレータ21に供給するための配線を示し、破線は端子A又はCに接続される配線、即ち、コンデンサの端子電圧をコンパレータ21に供給するための配線を示している。

スイッチコントローラ22は、スイッチ回路SWに対して、例えば、図5に示す制御を行う。図5は発振出力の半周期毎の各期間における制御を示しており、発振出力の3周期毎に同一の制御が行われることを示している。なお、図5では添え字の(+)は、添え字を付加された端子が端子N1に接続されることを示し、添え字の(−)は、添え字を付加された端子が端子N2に接続されることを示している。

例えば、3周期のうちの最初の半周期の期間T1aには、スイッチコントローラ22は、端子INAを端子A及び端子N1に接続するとともに、端子INBを端子B及び端子N2に接続することを示している。例えば、スイッチ回路SWが図3の回路によって構成されている場合には、スイッチコントローラ22は、スイッチ群Sa,Sn2のスイッチaとスイッチ群Sb,Sn1のスイッチbをオンにし、スイッチ群Scは、全てのスイッチa〜cをオフにする。なお、図5に示すスイッチ群Sa〜Sc,Sn1,Sn2の制御は、図3の回路に対応したものであるが、図4の回路を用いた場合でも同様に制御できることは明らかであり、図4の回路を用いた場合の制御については説明を省略する。

図5から明らかなように、各半周期には、端子INA〜INCのうちの1つの端子は他のいずれの端子にも接続されず、3つの電流源I1〜I3のうち1つの電流源からの電流は使用されないことが分かる。また、図5の+,−の符号から明らかなように、抵抗Rに接続される端子Bは、半周期毎に端子N1と端子N2に交互に接続されるようになっており、抵抗Bによって得られる基準電圧が、コンパレータ21の正相入力端と逆相入力端とに交互に供給されて、オフセットの影響を除去するようになっていることが分かる。

なお、スイッチコントローラ22は、スイッチS1,S2のうち、端子INA〜INCを介して電流が供給されていない期間のコンデンサC1,C2に並列接続されたスイッチを、当該期間にオンにして、蓄積された電荷を放電させるようになっている。例えば、スイッチコントローラ22は、図5の期間T1bには、端子Aに電流が供給されていないので、コンデンサC1に接続されたスイッチS1をオンにし、また、例えば、期間T2aには、端子Cに電流が供給されていないので、コンデンサC2に接続されたスイッチS2をオンにするように制御を行う。 (各期間の動作) 3周期のうちの最初の期間T1aには、スイッチコントローラ22は、端子INAを端子A及び端子N1に接続するとともに、端子INBを端子B及び端子N2に接続する。例えば、スイッチ回路SWが図3の回路によって構成されている場合には、スイッチコントローラ22は、スイッチ群Sa,Sn2のスイッチaとスイッチ群Sb,Sn1のスイッチbをオンにし、スイッチ群Scは、全てのスイッチa〜cをオフにする。

図6はこの状態を示しており、電流源I1からの電流I1はコンデンサC1に供給されるとともに、電流源I2からの電流I2は抵抗Rを介して基準電位点に流れる。即ち、期間T1aにおいては、電流源I3からは電流は流れない。電流I2及び抵抗Rに基づく基準電圧が、端子N1を介してコンパレータ21の正相入力端に印加される。一方、コンデンサC1は、電流I1によって充電され、コンデンサC1の端子電圧は次第に上昇する。コンデンサC1の端子電圧が抵抗Rに基づく基準電圧を超えると、コンパレータ21の出力は反転する。これにより、スイッチコントローラ22は、期間T1aを終了して次の期間T1bの制御を行う。

期間T1bには、スイッチコントローラ22は、端子INBを端子C及び端子N1に接続するとともに、端子INCを端子B及び端子N2に接続する。例えば、スイッチ回路SWが図3の回路によって構成されている場合には、スイッチコントローラ22は、スイッチ群Sc,Sn1のスイッチbとスイッチ群Sb,Sn2のスイッチcをオンにし、スイッチ群Saは、全てのスイッチa〜cをオフにする。

図7はこの状態を示しており、電流源I2からの電流I2はコンデンサC2に供給されるとともに、電流源I3からの電流I3は抵抗Rを介して基準電位点に流れる。即ち、期間T1bにおいては、電流源I1からは電流は流れない。電流I3及び抵抗Rに基づく基準電圧が、端子N2を介してコンパレータ21の逆相入力端に印加される。一方、コンデンサC2は、電流I2によって充電され、コンデンサC2の端子電圧は次第に上昇する。コンデンサC2の端子電圧が抵抗Rに基づく基準電圧を超えると、コンパレータ21の出力は反転する。これにより、スイッチコントローラ22は、期間T1bを終了して次の期間T2aの制御を行う。なお、期間T1bにおいては、スイッチS1はオンであり、コンデンサC1は放電している。

次の期間T2aには、スイッチコントローラ22は、端子INAを端子B及び端子N1に接続するとともに、端子INCを端子A及び端子N2に接続する。例えば、スイッチ回路SWが図3の回路によって構成されている場合には、スイッチコントローラ22は、スイッチ群Sa,Sn2のスイッチcとスイッチ群Sb,Sn1のスイッチaとをオンにし、スイッチ群Scは、全てのスイッチa〜cをオフにする。

図8はこの状態を示しており、電流源I3からの電流I3はコンデンサC1に供給されるとともに、電流源I1からの電流I1は抵抗Rを介して基準電位点に流れる。即ち、期間T2aにおいては、電流源I2からは電流は流れない。電流I1及び抵抗Rに基づく基準電圧が、端子N1を介してコンパレータ21の正相入力端に印加される。一方、コンデンサC1は、電流I3によって充電され、コンデンサC1の端子電圧は次第に上昇する。コンデンサC1の端子電圧が抵抗Rに基づく基準電圧を超えると、コンパレータ21の出力は反転する。これにより、スイッチコントローラ22は、期間T2aを終了して次の期間T2bの制御を行う。なお、期間T2aにおいては、スイッチS2はオンであり、コンデンサC2は放電している。

以後、同様の動作が繰り返される。即ち、期間T2bにおいては、スイッチコントローラ22は、図5及び図9に示すように、端子INAを端子C及び端子N1に接続するとともに、端子INBを端子B及び端子N2に接続する。例えば、スイッチ回路SWが図3の回路によって構成されている場合には、スイッチコントローラ22は、スイッチ群Sb,Sn2のスイッチbとスイッチ群Sc,Sn1のスイッチaとをオンにし、スイッチ群Saは、全てのスイッチa〜cをオフにする。即ち、期間T2bにおいては、電流源I3からは電流は流れない。コンデンサC2の端子電圧が次第に上昇して、抵抗Rに基づく基準電圧を超えると、コンパレータ21の出力は反転する。これにより、スイッチコントローラ22は、期間T2bを終了して次の期間T3aの制御を行う。なお、期間T2bにおいては、スイッチS1はオンであり、コンデンサC1は放電している。

次の期間T3aには、スイッチコントローラ22は、図5及び図10に示すように、端子INBを端子A及び端子N2に接続するとともに、端子INCを端子B及び端子N1に接続する。例えば、スイッチ回路SWが図3の回路によって構成されている場合には、スイッチコントローラ22は、スイッチ群Sa,Sn2のスイッチbとスイッチ群Sb,Sn1のスイッチcとをオンにし、スイッチ群Scは、全てのスイッチa〜cをオフにする。即ち、期間T3aにおいては、電流源I1からは電流は流れない。コンデンサC1の端子電圧が次第に上昇して抵抗Rに基づく基準電圧を超えると、コンパレータ21の出力は反転する。これにより、スイッチコントローラ22は、期間T3aを終了して次の期間T3bの制御を行う。なお、期間T3aにおいては、スイッチS2はオンであり、コンデンサC2は放電している。

期間T3bにおいては、スイッチコントローラ22は、図5及び図11に示すように、端子INAを端子B及び端子N2に接続するとともに、端子INCを端子C及び端子N1に接続する。例えば、スイッチ回路SWが図3の回路によって構成されている場合には、スイッチコントローラ22は、スイッチ群Sb,Sn2のスイッチaとスイッチ群Sc,Sn1のスイッチcとをオンにし、スイッチ群Saは、全てのスイッチa〜cをオフにする。即ち、期間T3bにおいては、電流源I2からは電流は流れない。コンデンサC2の端子電圧が次第に上昇して、抵抗Rに基づく基準電圧を超えると、コンパレータ21の出力は反転する。これにより、スイッチコントローラ22は、期間T3bを終了して次の期間T1aの制御を行う。なお、期間T3bにおいては、スイッチS1はオンであり、コンデンサC1は放電している。以後、期間T1a〜T3bの動作が繰り返される。

このように、本実施の形態においても、例えば、電流源I1〜I3の電流値I1〜I3を同一にし、コンデンサC1,C2の容量値を同一にすることで、コンパレータ21の出力端又はスイッチコントローラ22から一定周期の発振出力を得ることができる。また、抵抗Rに基づく基準電圧を発振出力の半周期毎にコンパレータ21の正相入力端と逆相入力端とに交互に与えており、コンパレータ21のオフセットの影響を回避して、素子のばらつきに拘わらず安定した発振出力を得ることができる。

そして、本実施の形態においては、電流源I1〜I3は、連続的に用いられずに、間欠的に電流を発生する。例えば、図5の例では、電流源I1〜I3は、発振出力の1.5周期に1回(半周期)は、電流を発生しない。フリッカ雑音は、変動が不規則ではあるが、時間の経過と共に次第に増加することが比較的多いという傾向が見られる。本実施の形態では、発振出力の1.5周期に1回、フリッカ雑音の発生を初期化しており、電流源I1〜I3におけるフリッカ雑音の発生を抑制することが可能である。

このように本実施の形態においては、発振器の発振周波数を決定する要因である電流源を間欠的に使用していることから、電流源におけるフリッカ雑音の発生を抑制することができ、安定した発振周波数の発振出力を得ることができる。 (第2の実施の形態) 図12は本発明の第2の実施の形態において採用されるスイッチ回路SWの制御を説明するための説明図である。本実施の形態におけるハードウェア構成は第1の実施の形態と同様である。図12は図5と同様の記載方法によって、スイッチ回路SWによって定電流がどの端子に供給されるかを示している。なお、図12はスイッチ回路SWとして、図4の回路を採用した場合における各スイッチ群の制御を示しているが、図3の回路を採用した場合でも同様に実現可能であることは明らかであり、その制御については説明を省略する。

第1の実施の形態においては、抵抗Rによって発生する基準電圧を、発振出力の半周期毎に、コンパレータ21の正相入力端と逆相入力端とに交互に与える例を説明した。これに対し、本実施の形態は、正相入力端又は逆相入力端のみに基準電圧を与えるようにするものである。例えば、図3又は図4のスイッチ回路SWのスイッチ群Sn1,Sn2について第1の実施の形態の制御と異なる制御を行うことで、実現可能である。

図12の例は、各期間T1a〜T3bにおけるスイッチ回路SWの端子INA〜INCと端子A〜Cとの接続関係は、図5の例と同じである。図12の例は基準電圧を与える抵抗Rが接続される端子Bを常に端子N1に接続する点が図5と異なるのみである。スイッチコントローラ22における他の制御は、第1の実施の形態と同様である。

このように構成された実施の形態の動作について図12乃至図18を参照して説明する。図13乃至図18は図12の各期間における配線状態を示す回路図であり、図6乃至図11と同様の記載方法によって接続状態を示したものである。

最初の期間T1aには、スイッチコントローラ22は、図12及び図13に示すように、端子INAを端子A及び端子N2に接続するとともに、端子INBを端子B及び端子N1に接続する。例えば、スイッチ回路SWが図4の回路によって構成されている場合には、スイッチコントローラ22は、スイッチ群Sa,Sn2のスイッチaとスイッチ群Sb,Sn1のスイッチbとをオンにし、スイッチ群Scは、全てのスイッチa〜cをオフにする。即ち、期間T1aにおいては、電流源I3からは電流は流れない。コンデンサC1の端子電圧が次第に上昇して抵抗Rに基づく基準電圧を超えると、コンパレータ21の出力は反転する。これにより、スイッチコントローラ22は、期間T1aを終了して次の期間T1bの制御を行う。なお、期間T1aにおいては、スイッチS2はオンであり、コンデンサC2は放電している。

期間T1bにおいては、スイッチコントローラ22は、図12及び図14に示すように、端子INBを端子C及び端子N2に接続するとともに、端子INCを端子B及び端子N1に接続する。例えば、スイッチ回路SWが図4の回路によって構成されている場合には、スイッチコントローラ22は、スイッチ群Sb,Sn2のスイッチcとスイッチ群Sc,Sn1のスイッチbとをオンにし、スイッチ群Saは、全てのスイッチa〜cをオフにする。即ち、期間T1bにおいては、電流源I1からは電流は流れない。コンデンサC2の端子電圧が次第に上昇して、抵抗Rに基づく基準電圧を超えると、コンパレータ21の出力は反転する。これにより、スイッチコントローラ22は、期間T1bを終了して次の期間T2aの制御を行う。なお、期間T1bにおいては、スイッチS1はオンであり、コンデンサC1は放電している。

最初の期間T2aには、スイッチコントローラ22は、図12及び図15に示すように、端子INAを端子B及び端子N1に接続するとともに、端子INCを端子A及び端子N2に接続する。例えば、スイッチ回路SWが図4の回路によって構成されている場合には、スイッチコントローラ22は、スイッチ群Saのスイッチcとスイッチ群Sb,Sn2のスイッチaとスイッチ群Sn1のスイッチbとをオンにし、スイッチ群Scは、全てのスイッチa〜cをオフにする。即ち、期間T2aにおいては、電流源I2からは電流は流れない。コンデンサC1の端子電圧が次第に上昇して抵抗Rに基づく基準電圧を超えると、コンパレータ21の出力は反転する。これにより、スイッチコントローラ22は、期間T2aを終了して次の期間T2bの制御を行う。なお、期間T2aにおいては、スイッチS2はオンであり、コンデンサC2は放電している。

期間T2bにおいては、スイッチコントローラ22は、図12及び図16に示すように、端子INAを端子C及び端子N2に接続するとともに、端子INBを端子B及び端子N1に接続する。例えば、スイッチ回路SWが図4の回路によって構成されている場合には、スイッチコントローラ22は、スイッチ群Sb,Sn1のスイッチbとスイッチ群Scのスイッチaとスイッチ群Sn2のスイッチcとをオンにし、スイッチ群Saは、全てのスイッチa〜cをオフにする。即ち、期間T2bにおいては、電流源I3からは電流は流れない。コンデンサC2の端子電圧が次第に上昇して、抵抗Rに基づく基準電圧を超えると、コンパレータ21の出力は反転する。これにより、スイッチコントローラ22は、期間T2bを終了して次の期間T3aの制御を行う。なお、期間T2bにおいては、スイッチS1はオンであり、コンデンサC1は放電している。

期間T3aには、スイッチコントローラ22は、図12及び図17に示すように、端子INBを端子A及び端子N2に接続するとともに、端子INCを端子B及び端子N1に接続する。例えば、スイッチ回路SWが図4の回路によって構成されている場合には、スイッチコントローラ22は、スイッチ群Sa,Sn1のスイッチbとスイッチ群Sbのスイッチcとスイッチ群Sn2のスイッチaとをオンにし、スイッチ群Scは、全てのスイッチa〜cをオフにする。即ち、期間T3aにおいては、電流源I1からは電流は流れない。コンデンサC1の端子電圧が次第に上昇して抵抗Rに基づく基準電圧を超えると、コンパレータ21の出力は反転する。これにより、スイッチコントローラ22は、期間T3aを終了して次の期間T3bの制御を行う。なお、期間T3aにおいては、スイッチS2はオンであり、コンデンサC2は放電している。

期間T3bにおいては、スイッチコントローラ22は、図12及び図18に示すように、端子INAを端子B及び端子N1に接続するとともに、端子INCを端子C及び端子N2に接続する。例えば、スイッチ回路SWが図4の回路によって構成されている場合には、スイッチコントローラ22は、スイッチ群Sbのスイッチaとスイッチ群Sc,Sn2のスイッチcとスイッチ群Sn1のスイッチbとをオンにし、スイッチ群Saは、全てのスイッチa〜cをオフにする。即ち、期間T3bにおいては、電流源I2からは電流は流れない。コンデンサC2の端子電圧が次第に上昇して、抵抗Rに基づく基準電圧を超えると、コンパレータ21の出力は反転する。これにより、スイッチコントローラ22は、期間T3bを終了して次の期間T1aの制御を行う。なお、期間T3bにおいては、スイッチS1はオンであり、コンデンサC1は放電している。以後、期間T1a〜T3bの動作が繰り返される。

このように、本実施の形態においても、電流源I1〜I3Aは、連続的に用いずに、間欠的に電流を発生させている。これにより、電流源におけるフリッカ雑音の発生を抑制して、電流源の電流値の変動を抑え、安定した発振出力を得ている。なお、本実施の形態においては、コンパレータの素子毎のオフセットの影響を回避する必要が無いシステムにおいて有効であり、抵抗Rが接続される端子をコンパレータの一方の入力端に常時接続しておけばよいことから、スイッチ回路の構成及びその制御を簡単にすることができる。 (第3の実施の形態) 図19及び図20は本発明の第3の実施の形態において採用されるスイッチ回路SWの具体的な構成の例を示す回路図である。

第2の実施の形態においては、コンパレータ21の正相入力端又は逆相入力端のみに基準電圧を与えた。従って、スイッチ回路SWは抵抗Rに接続される端子Bのみをコンパレータ21の正相入力端又は逆相入力端に接続すればよい。図19は端子Bをコンパレータ21の正相入力端子に接続する例を示しており、図20は端子Bをコンパレータ21の逆相入力端子に接続する例を示している。

図19において、スイッチ回路SWは、それぞれ3つのスイッチa,b,cを備えた3つのスイッチ群Sa,Sb,Scと2つのスイッチa,cを備えたスイッチ群Snを有している。スイッチ群Sa,Sb,Scの各スイッチa〜cは、一方端が各スイッチ群Sa〜Sc毎に共通接続されて、それぞれ端子A〜Cに接続される。スイッチ群Sa〜Scのスイッチaの他方端は全て端子INAに接続され、スイッチ群Sa〜Scの各スイッチbの他方端は全て端子INBに接続され、スイッチ群Sa〜Scの各スイッチcの他方端は全て端子INCに接続される。

また、スイッチ群Snの各スイッチa,cの一方端は共通接続されて端子N2に接続される。スイッチ群Snのスイッチaの他方端は端子Aに接続され、スイッチ群Snのスイッチcの他方端は端子Cに接続される。端子Bは、端子N1に接続される。これにより、端子Bに現れる基準電圧は、端子N1を介してコンパレータ21の正相入力端に供給される。

図20において、スイッチ回路SWの3つのスイッチ群Sa,Sb,Scの構成は図19と同様である。2つのスイッチa,cを備えたスイッチ群Snの各スイッチa,cの一方端は共通接続されて端子N1に接続される。スイッチ群Snのスイッチaの他方端は端子Aに接続され、スイッチ群Snのスイッチcの他方端は端子Cに接続される。端子Bは、端子N2に接続される。これにより、端子Bに現れる基準電圧は、端子N2を介してコンパレータ21の逆相入力端に供給される。

このように構成された実施の形態においても、第2の実施の形態と同様の制御を行えばよい。例えば、図19の回路を採用した場合には、図12において、スイッチ群Sn1の制御を省略し、スイッチ群Sn2の制御と同じ制御を図19のスイッチ群Snに対して行えばよい。これにより、図12乃至図18に示す制御と同じ制御が行われる。また、図12のスイッチ群Sn1の制御を省略し、スイッチ群Sn2の制御と同じ制御を図20のスイッチ群Snに対して行った場合にも、発振出力の極性が反転する点を除いて、図12と同様の制御が行われる。

このように本実施の形態においては、第2の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、スイッチ回路を第2の実施の形態よりも簡略化し、制御を簡単にすることができるという利点がある。

なお、上記各実施の形態においては、発振出力の3周期の各半周期毎の6つの期間毎に、同じ制御を行う例を示したが、電流源を間欠的に用いる構成であれば、どのような周期で制御を行ってもよい。例えば、図5の例では、3回に1回電流源を使用しない期間を設けると同時に、オフセットを考慮して、基準電圧がコンパレータの正相入力端と逆相入力端とに交互に供給されるように制御するために、6半周期毎に同一制御を行うようになっている。オフセットの観点からは偶数周期毎に同一制御を行う必要があり、3つの電流源を均等に用いる観点からは、3回に1回電流源を使用しない期間を設けることから、3半周期毎に同一制御を行えばよい。例えば、電流源の数が4つの場合には、2半周期毎に同一制御を行うようにしてもよく、オフセットを考慮した場合には、8半周期毎に同一制御を行えばよい。

また、上記各実施の形態においては、抵抗が1つ、コンデンサが2つの例を示したが、発振周波数を変更するために、抵抗値が異なる複数の抵抗を用意し抵抗を切換えて使用するようにしてもよく、また、コンデンサは3つ以上であってもよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

11…電源、21…コンパレータ、22…スイッチコントローラ、I1〜I3…電流源、C1,C2…コンデンサ、R…抵抗、S1,S2…スイッチ、INA〜INC,A〜C,N1,N2…端子、SW…スイッチ回路。