時間振幅変換装置
【課題】複数の時間振幅変換回路を有する場合でも、素子ばらつきの影響を小さくすることのできる時間振幅変換装置を得る。
【解決手段】電圧電流変換素子３ａ，３ｂは、増幅器１１ａ，１１ｂの出力電圧に対応した電流を出力する。校正時は、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂに対して、スイッチ２ａ，２ｂ及びスイッチ５ａ，５ｂを切り替えることで、各々基準電流源１を接続し、電圧電流変換素子３ａ，３ｂの出力電流値を基準電流源１の電流値に収束させた際の電圧値を容量素子４ａ，４ｂの値として記憶する。
【解決手段】電圧電流変換素子３ａ，３ｂは、増幅器１１ａ，１１ｂの出力電圧に対応した電流を出力する。校正時は、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂに対して、スイッチ２ａ，２ｂ及びスイッチ５ａ，５ｂを切り替えることで、各々基準電流源１を接続し、電圧電流変換素子３ａ，３ｂの出力電流値を基準電流源１の電流値に収束させた際の電圧値を容量素子４ａ，４ｂの値として記憶する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ距離計などに利用される時間振幅変換装置に関し、特に複数の時間振幅変換回路を使用した時間振幅変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、パルスレーザレーダ等のレーダシステムでターゲットまでの距離計測を行う方法として、レーダからターゲットに向けてレーザパルスを照射すると共に、時間振幅変換回路で時間と共に振幅が増大するアナログ信号を発生させ、ターゲットによって反射、もしくは散乱されたパルスがレーダに帰還するまでの時間を振幅に変換し、その振幅を信号処理することで、ターゲットまでの距離を求める方式が知られている。
【０００３】
図７に、例えば特許文献１に記載された従来の時間振幅変換回路の例を示す。電流源１０１とコンデンサ１０２、電流源１０１とコンデンサ１０２の間に直列に接続されたスイッチ１０３と、コンデンサ１０２に並列に接続されたスイッチ１０４と、出力端子１０５とから構成されている。スイッチ１０３がオンし、スイッチ１０４がオフすると電流源１０１からコンデンサ１０２に電荷が供給され、コンデンサ１０２の電極間電圧が増加する。電流源１０１を定電流源とすると、時間に対して一定の割合で電荷が供給されるため、出力端子１０５から時間に対して一定の割合で電圧が増加するランプ電圧が出力される。
【０００４】
また、図７に示すような時間振幅変換回路を複数備えた時間振幅変換装置が用いられている。図８に、時間振幅変換回路を複数並べた時間振幅変換装置の一例を示す。
電流源１０１とダイオード接続されたトランジスタ１０６ａ及び時間振幅変換回路２００−１，２００−２，…がＮ回路並列に並んだ構成である。それぞれの時間振幅変換回路２００−１，２００−２，…には、トランジスタ１０６ａとカレントミラーを形成するトランジスタ１０６ｂを備え，理想状態において充電電流はトランジスタ１０６ａに流れる電流Ｉと等しく、また、コンデンサ１０２が全て等しい値Ｃとすると全ての時間振幅変換回路２００−１，２００−２，…の経過時間に対する出力電圧の増加率はすべてＩ／Ｃで表される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２２７４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、時間振幅変換回路を複数並べた時間振幅変換装置では、現実のトランジスタ１０６ｂにおいては、トランジスタ１０６ｂの特性ばらつきが充電電流Ｉの電流値ばらつきの原因となり、その結果、経過時間に対する出力電圧の増加率のばらつきが生じるという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の時間振幅変換回路を有する場合でも、素子ばらつきの影響を小さくすることのできる時間振幅変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る時間振幅変換装置は、経過時間により出力電圧が変化する複数の時間振幅変換回路からなる時間振幅変換装置において、それぞれの時間振幅変換回路は、制御電圧に応じた電流を出力する電圧電流変換素子と、電圧電流変換素子の出力電流を蓄えるコンデンサと、校正時に任意の電圧電流変換素子に基準電流源を接続し、任意の電圧電流変換素子の出力電流値を、基準電流源の基準電流値に収束させた際の電圧電流変換素子への制御電圧を保持する制御手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の時間振幅変換装置は、校正時に任意の電圧電流変換素子に基準電流源を接続し、任意の電圧電流変換素子の出力電流値を、基準電流源の基準電流値に収束させた際の電圧電流変換素子への制御電圧を保持するようにしたので、複数の時間振幅変換回路を有する場合でも、素子ばらつきの影響を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による時間振幅変換装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による時間振幅変換装置の主要な信号波形のタイミングチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２による時間振幅変換装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２による時間振幅変換装置の主要な信号波形のタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３による時間振幅変換装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３による時間振幅変換装置の主要な信号波形のタイミングチャートである。
【図７】従来の時間振幅変換回路を示す構成図である。
【図８】従来の時間振幅変換装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による時間振幅変換装置を示す構成図である。ここでは、図面を簡略化するため複数の時間振幅変換回路を二つだけとしている。
図示の時間振幅変換装置は、基準電流源１、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂ、スイッチ２ａ，２ｂ、制御信号入力端子１２，１３，１４、デコーダ１５を備えている。それぞれの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂは、電圧電流変換素子３ａ，３ｂ、容量素子４ａ，４ｂ、スイッチ５ａ，５ｂ、スイッチ６ａ，６ｂ、端子７ａ，７ｂ、スイッチ８ａ，８ｂ、コンデンサ９ａ，９ｂ、端子１０ａ，１０ｂ、増幅器１１ａ，１１ｂからなる。
【００１２】
基準電流源１は、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの各々に対して、基準となる電流Ｉを供給するための電流源である。スイッチ２ａ，２ｂはデコーダ１５の出力でそのオン／オフが制御され、基準電流源１を時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂに接続するためのスイッチである。電圧電流変換素子３ａ，３ｂは、増幅器１１ａ，１１ｂからの出力電圧に応じた電流を出力する変換素子である。容量素子４ａ，４ｂは、一端が増幅器１１ａ，１１ｂの入力側に、他端が接地された容量素子である。即ち、容量素子４ａ，４ｂの出力は増幅器１１ａ，１１ｂを経て、電圧電流変換素子３ａ，３ｂの制御端子に接続され、増幅器１１ａ，１１ｂの出力によって電圧電流変換素子３ａ，３ｂの出力電流を制御するよう構成されている。
【００１３】
スイッチ５ａ，５ｂは、その一端側が容量素子４ａ，４ｂの一端に、他端側が電圧電流変換素子３ａ，３ｂの電流出力端子とスイッチ６ａ，６ｂの一端に接続され、デコーダ１５の出力によってそのオン／オフが制御されるスイッチである。スイッチ６ａ，６ｂは、他端側がコンデンサ９ａ，９ｂの一端側及び端子７ａ，７ｂとスイッチ８ａ，８ｂの一端側に接続され、制御信号入力端子１２からの制御信号によって、そのオン／オフが制御されるスイッチである。端子７ａ，７ｂは、ランプ電圧の出力端子である。スイッチ８ａ，８ｂはコンデンサ９ａ，９ｂと並列に接続され、制御信号入力端子１３の制御信号によってそのオン／オフが制御されるスイッチである。コンデンサ９ａ，９ｂは、電圧電流変換素子３ａ，３ｂからの電荷が供給されるコンデンサであり、一端側はスイッチ６ａ，６ｂに接続され、他端側は接地されている。端子１０ａ，１０ｂは、電圧電流変換素子３ａ，３ｂの電流出力端子に接続され、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂを基準電流源１に接続するための端子である。
【００１４】
制御信号入力端子１４はデコーダ１５に接続され、デコーダ１５は制御信号入力端子１４の信号に対し、任意の一つの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂ内のスイッチ５ａ，５ｂと、これらスイッチ５ａ，５ｂと直列に接続されたスイッチ２ａ，２ｂとを共にオンするものとする。
【００１５】
次に、実施の形態１における時間振幅変換装置の動作について説明する。図２に図１の各部から出力される主要な信号波形のタイミングチャートを示す。
本装置は、電源オンの後、スイッチ２ａ，２ｂを順次切り替え、全ての時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの端子１０ａ，１０ｂを基準電流源１と接続することで校正を行う。ここで、デコーダ１５は、制御信号入力端子１４から入力される信号が０のときに、全てのスイッチ５ａ，５ｂ及びスイッチ２ａ，２ｂをオフとし、制御信号入力端子１４から入力される信号が１の場合、スイッチ２ａ，５ａをオンし、制御信号入力端子１４から入力される信号が２の場合、スイッチ２ｂ，５ｂをオンするという機能を有するものとする。
【００１６】
基準電流源１の電流をＩとする。また、電圧電流変換素子３ａ，３ｂは、それぞれ特性のばらつきがあり、電圧電流変換素子３ａのトランスコンダクタンスをｇma、電圧電流変換素子３ｂのトランスコンダクタンスをｇmbとする。また、電圧電流変換素子３ａ，３ｂの内部抵抗は共にＲとし、Ｒ＞＞Ｉとする。さらに、コンデンサ９ａ，９ｂのコンデンサ値は等しくＣとする。
【００１７】
先ず、制御信号入力端子１４より１を入力すると、スイッチ５ａとスイッチ２ａがオンする。ここで、電圧電流変換素子３ａに流れる電流をＩx，内部抵抗より流れる電流をＩ0，増幅器１１ａの入力電圧をＶxとすると、過渡応答が収束した後において、ＶDD−Ｖx＝Ｉ0・Ｒ，Ｉx＋Ｉ0＝Ｉ，Ｉx＝Vx・Ａ・ｇmaが成り立つ。
上記式を、Ｖｘ，Ｉｘについて解くと、下記式のように表される。
【００１８】
次に、制御信号入力端子１４の信号から２を入力すると、スイッチ５ａとスイッチ２ａがオフし、増幅器１１ａの入力抵抗は非常に高いため，容量素子４ａの電極間電圧Ｖxは保持される。また、スイッチ５ｂとスイッチ２ｂがオンする。ここで、電圧電流変換素子３ｂに流れる電流をＩy、内部抵抗に流れる電流をＩ0、増幅器１１ａの入力電圧をＶyとすると、過渡応答が収束した後において、同様に、ＶDD−Ｖy＝Ｉ0・Ｒ，Ｉy＋Ｉ0＝Ｉ，Ｉy＝Vy・Ａ・ｇmbが成り立つ。
上記式をＶy，Ｉyについて解くと、下記式のように表される。
【００１９】
次に、制御信号入力端子１４の信号から０を入力すると、スイッチ５ｂとスイッチ２ｂがオフし、同様に容量素子４ｂの電極間電圧Ｖyは保持される。ここで、時間振幅変換装置の校正は完了となり、測定を開始する。
【００２０】
制御信号入力端子１３より一定の時間ＨＩＧＨの信号が入力され、スイッチ８ａ，８ｂがオンとなり、コンデンサ９ａ，９ｂそれぞれの電極間電圧は０となる。次に、制御信号入力端子１２よりＨＩＧＨを入力する。制御信号入力端子１２からの信号がＨＩＧＨを継続する時間において、コンデンサ９ａ，９ｂは、電圧電流変換素子３ａ，３ｂによって、それぞれ一定の電流で充電される。電圧電流変換素子３ａ，３ｂの制御端子には、それぞれ容量素子４ａ，４ｂの電極間電圧はそれぞれＶx，Ｖyが印加されている．ここで、Ａｇma＞＞０，Ｒ＞＞Ｉとすると、電圧電流変換素子３ａ，３ｂの出力電流値は，Ｉx＝Ｉy＝Ｉとなる。よって、全ての電圧電流変換素子３ａ，３ｂの経過時間に対する出力電圧の増加率は全てＩ／Ｃで表される。
【００２１】
このように、本実施の形態では、校正時間を確保し、それぞれの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの充電電流値を共通の基準電流源１で校正し、記憶することで、複数の時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂ内の充電電流値がばらついた場合でも、電流値ばらつきを完全に補正することが可能となり、素子ばらつきの影響を無くすことができる。
尚、本実施の形態では、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂが二つのものを示したが、三つ以上であってもよい。
【００２２】
以上説明したように、実施の形態１の時間振幅変換装置によれば、経過時間により出力電圧が変化する複数の時間振幅変換回路からなる時間振幅変換装置において、それぞれの時間振幅変換回路は、制御電圧に応じた電流を出力する電圧電流変換素子と、電圧電流変換素子の出力電流を蓄えるコンデンサと、校正時に任意の電圧電流変換素子に基準電流源を接続し、任意の電圧電流変換素子の出力電流値を、基準電流源の基準電流値に収束させた際の電圧電流変換素子への制御電圧を保持する制御手段とを備えたので、複数の時間振幅変換回路を有する場合でも、素子ばらつきの影響を小さくすることができる。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２における時間振幅変換装置を示す構成図である。尚、実施の形態２においても、図面を簡略化するため時間振幅変換回路を二つだけとしている。
実施の形態２では、実施の形態１における電圧電流変換素子３ａ，３ｂをトランジスタ３０ａ，３０ｂに置き換えたものであり、トランジスタ３０ａ，３０ｂのゲート端子とソース端子間に容量素子４ａ，４ｂが接続されている。その他の構成部分は図１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
次に、実施の形態２における時間振幅変換装置の動作について説明する。図４に図３の各部から出力される主要な信号波形のタイミングチャートを示す。
本装置は、電源オンの後、スイッチ２ａ，２ｂを順次切り替え、全ての時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの端子１０ａ，１０ｂを基準電流源１と接続することで校正を行う。ここで、デコーダ１５は、制御信号入力端子１４から入力される信号が０のときに、全てのスイッチ５ａ，５ｂ及びスイッチ２ａ，２ｂをオフとし、制御信号入力端子１４から入力される信号が１の場合、スイッチ２ａ及びスイッチ５ａをオンし、制御信号入力端子１４から入力される信号が２の場合、スイッチ２ｂ及びスイッチ５ｂをオンするという機能を有するものとする。
【００２５】
基準電流源１の電流をＩとする。また、トランジスタ３０ａ，３０ｂは、それぞれ特性のばらつきがあり、トランジスタの閾値電圧はそれぞれトランジスタ３０ａがＶt，トランジスタ３０ｂがＶt＋ΔＶtとする。またコンデンサ９ａ，９ｂのコンデンサ値は等しくＣとする。
【００２６】
先ず、制御信号入力端子１４より１を入力すると、スイッチ５ａとスイッチ２ａがオンし、電流Ｉがトランジスタ３０ａに流れる。ここで、トランジスタ３０ａは、ドレイン端子とゲート端子が短絡しているためダイオードとなり、容量素子４ａの電極間電圧は
となる。
【００２７】
次に、制御信号入力端子１４の信号から２を入力すると、スイッチ５ａとスイッチ２ａがオフし、ゲート端子の入力抵抗は非常に高いため、容量素子４ａの電極間電圧は保持される。また、スイッチ５ｂとスイッチ２ｂがオンし、電流Ｉがトランジスタ３０ｂに流れる。ここでトランジスタ３０ｂは同様にダイオードとなり、容量素子４ｂの電極間電圧は
となる。
【００２８】
次に、制御信号入力端子１４の信号から０を入力すると、スイッチ５ｂとスイッチ２ｂがオフし、同様に容量素子４ｂの電極間電圧Ｖ4−bは保持される。ここで、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの校正は完了となり、測定を開始する。
【００２９】
制御入力端子１３より一定の時間ＨＩＧＨの信号が入力され、コンデンサ９ａ，９ｂそれぞれの電極間電圧は０となる。次に、制御信号入力端子１２よりＨＩＧＨを入力する。制御信号入力端子１２からの信号がＨＩＧＨを継続する時間において、コンデンサ９ａ，９ｂはトランジスタ３０ａ，３０ｂによって、それぞれ一定の電流で充電される。トランジスタ３０ａ，３０ｂのゲート端子には、それぞれ容量素子４ａ，４ｂの電極間電圧である以下の電圧が印加されている。
【００３０】
よって、トランジスタ３０ａ，３０ｂの出力電流値は、以下の式で表される。
上式より、トランジスタ３０ａ，３０ｂは、基準電流源１の電流値Ｉとなり、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂそれぞれの充電傾きは、Ｖ／ｔ＝Ｉ／Ｃとなり、それぞれの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの出力波形は完全に一致し、素子ばらつきの影響をなくすことが可能となる。
【００３１】
本実施の形態のように，校正時間を確保し、それぞれの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの充電電流値を共通の基準電流源１で校正し、トランジスタ３０ａ，３０ｂを一時的にダイオード接続し、電圧を記憶することで、複数の時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの経過時間に対する出力電圧の増加率がばらついた場合でも、ばらつきを完全に補正することが可能となり、素子ばらつきの影響を無くすことが可能となる。また、本実施の形態では、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂが二つのものを示したが、三つ以上であってもよい。
【００３２】
以上説明したように、実施の形態２の時間振幅変換装置によれば、経過時間により出力電圧が変化する複数の時間振幅変換回路からなる時間振幅変換装置において、それぞれの時間振幅変換回路は、ゲート電圧に応じた電流を出力するトランジスタと、トランジスタの出力電流を蓄えるコンデンサと、校正時に任意のトランジスタに基準電流源を接続すると共に、任意のトランジスタをダイオード接続し、基準電流源の基準電流値に収束させた際のゲート電圧を保持する制御手段とを備えたので、複数の時間振幅変換回路を有する場合でも、素子ばらつきの影響を小さくすることができる。
【００３３】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３における時間振幅変換装置を示す構成図である。尚、実施の形態３においても、図面を簡略化するため時間振幅変換回路を二つだけとしている。
実施の形態３では、実施の形態２における図３の容量素子４ａ，４ｂを、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：Ａ／Ｄコンバータ）４０ａ，４０ｂ、レジスタ４１ａ，４１ｂ、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：Ｄ／Ａコンバータ）４２ａ，４２ｂ、スイッチ４３ａ，４３ｂに置き換えたものである。
【００３４】
ＡＤＣ４０ａ，４０ｂは、トランジスタ３０ａ，３０ｂのゲート端子に接続され、レジスタ４１ａ，４１ｂは、ＡＤＣ４０ａ，４０ｂの出力に接続されている。レジスタ４１ａ，４１ｂの出力にはＤＡＣ４２ａ，４２ｂが接続され、ＤＡＣ４２ａ，４２ｂの出力には、スイッチ４３ａ，４３ｂが接続されている。スイッチ４３ａ，４３ｂは、ＳＰＤＴスイッチであり、その出力端子の一方はトランジスタ３０ａ，３０ｂのゲート端子に接続され、もう一方は接地されている。
【００３５】
制御信号入力端子１４はデコーダ１５に接続され、デコーダ１５は、制御信号入力端子１４の信号に対応して、任意の一つの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂのスイッチ５ａ，５ｂと、このスイッチ５ａ，５ｂと直列に接続されたスイッチ２ａ，２ｂとをオンするものとする。また、デコーダ１５の出力は、スイッチ４３ａ，４３ｂの制御も行い、スイッチ５ａ，５ｂがオンの場合、スイッチ５ａ，５ｂと同一の時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂ内のスイッチ４３ａ，４３ｂは、出力端子の１に接続され、スイッチ５ａ，５ｂがオフの場合、出力端子の２に接続されるという動作を行うものとする。
【００３６】
また、レジスタ４１ａは、制御信号入力端子４４ａからの信号がＬＯＷからＨＩＧＨに変化した時刻のＡＤＣ４０ａの出力ビットを記憶する機能を有するものとし、レジスタ４１ｂは、制御信号入力端子４４ｂからの信号がＬＯＷからＨＩＧＨに変化した時刻のＡＤＣ４０ｂの出力ビットを記憶する機能を有するものとする。また、ＡＤＣ４０ａ，４０ｂのビット数をＮ、基準電圧をＶrefとし、ＤＡＣ４２ａ，４２ｂのビット数をＮ、基準電圧をＶrefとする。その他の構成部分は図３と同一であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
次に、実施の形態３の時間振幅変換装置の動作について説明する。
回路動作に関して、実施の形態２で示したものとほぼ同様であるが、トランジスタ３０ａ，３０ｂのゲート電圧を決定する方法が異なる。図６に、図５の装置の各部から出力される主要な信号波形のタイミングチャートを示す。
【００３８】
制御信号入力端子１４より、信号１を入力すると、スイッチ５ａとスイッチ２ａがオンし、電流Ｉがトランジスタ３０ａに流れる。また、スイッチ４３ａは、端子１側に切り替わる。ここで、トランジスタ３０ａは、ドレイン端子とゲート端子が短絡しているためダイオードとなり、トランジスタ３０ａのゲート電圧は、
となる。
また、ＡＤＣ４０ａの出力は、
を満たすディジタルビットＸとなる。次に、制御信号入力端子４４ａより、ＬＯＷからＨＩＧＨに変化する信号が入力され、レジスタ４１ａは、ＡＤＣ４０ａの出力であるディジタルビットＸを記憶し、出力する。
【００３９】
次に、制御信号入力端子１４より２を入力すると、スイッチ５ａとスイッチ２ａがオフし、スイッチ４３ａが端子２側へ切り替わる。ＤＡＣ４２ａは、ディジタルビットＸが入力されているため、トランジスタ３０ａのゲート電圧は、
を満たす
となる。
【００４０】
一方、スイッチ５ｂとスイッチ２ｂがオンし、スイッチ４３ｂは端子１側に切り替わる。同様に電流Ｉがトランジスタ３０ｂに流れるため、トランジスタ３０ｂのゲート電圧は
となる。
また、ＡＤＣ４０ｂの出力は、
を満たすディジタルビットＹとなる。次に、制御信号入力端子４４ｂよりＬＯＷからＨＩＧＨに変化する信号が入力され、レジスタ４１ｂは、ＡＤＣ４０ｂの出力であるディジタルビットＹを記憶し、出力する。
【００４１】
次に、制御信号入力端子１４より信号０を入力すると、スイッチ５ｂとスイッチ２ｂがオフし、スイッチ４３ｂが端子２側へ切り替わる。ＤＡＣ４２ｂは、ディジタルビットＹが入力されているため、トランジスタ３０ｂのゲート電圧は、
を満たす
となる。
【００４２】
ここで、ＮがＶrefに対し十分大きいとすると、トランジスタ３０ａ，３０ｂのゲート電圧はそれぞれ以下のように表される。
上式より、トランジスタ３０ａ，３０ｂの出力電流値は、以下の式で表される。
【００４３】
上式より、トランジスタ３０ａ，３０ｂは、基準電流源１の電流値Ｉとなるため、コンデンサ９ａ，９ｂのばらつきがないとすると、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂそれぞれの充電傾きは、Ｖ／ｔ＝Ｉ／Ｃとなり、それぞれの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの出力波形は一致し、素子ばらつきの影響を無くすことが可能となる。
【００４４】
本実施の形態のように、校正時間を確保し、それぞれの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの充電電流値を共通の基準電流源１で校正することで、複数の時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの経過時間に対する出力電圧の増加率がばらついた場合でも、ばらつきを完全に補正することが可能となり、素子ばらつきの影響を無くすことが可能となる。また、本実施の形態では、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂが二つのものを示したが、三つ以上であってもよい。
【００４５】
以上説明したように、実施の形態３の時間振幅変換装置によれば、制御手段として、トランジスタをダイオード接続した際のゲート電圧に対応したディジタル値を出力するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄコンバータの出力を保持するレジスタとを用いたので、実施の形態１，２と同様の効果を奏すると共に、容量素子を不要とすることができる。
【００４６】
尚、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 基準電流源、２ａ，２ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，８ａ，８ｂ，４３ａ，４３ｂ スイッチ、３ａ，３ｂ 電圧電流変換素子、４ａ，４ｂ 容量素子、７ａ，７ｂ，１０ａ，１０ｂ 端子、９ａ，９ｂ コンデンサ、１１ａ，１１ｂ 増幅器、１２，１３，１４，４４ａ，４４ｂ 制御信号入力端子、１５ デコーダ、２０ａ，２０ｂ 時間振幅変換回路、３０ａ，３０ｂ トランジスタ、４０ａ，４０ｂ ＡＤＣ、４１ａ，４１ｂ レジスタ、４２ａ，４２ｂ ＤＡＣ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ距離計などに利用される時間振幅変換装置に関し、特に複数の時間振幅変換回路を使用した時間振幅変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、パルスレーザレーダ等のレーダシステムでターゲットまでの距離計測を行う方法として、レーダからターゲットに向けてレーザパルスを照射すると共に、時間振幅変換回路で時間と共に振幅が増大するアナログ信号を発生させ、ターゲットによって反射、もしくは散乱されたパルスがレーダに帰還するまでの時間を振幅に変換し、その振幅を信号処理することで、ターゲットまでの距離を求める方式が知られている。
【０００３】
図７に、例えば特許文献１に記載された従来の時間振幅変換回路の例を示す。電流源１０１とコンデンサ１０２、電流源１０１とコンデンサ１０２の間に直列に接続されたスイッチ１０３と、コンデンサ１０２に並列に接続されたスイッチ１０４と、出力端子１０５とから構成されている。スイッチ１０３がオンし、スイッチ１０４がオフすると電流源１０１からコンデンサ１０２に電荷が供給され、コンデンサ１０２の電極間電圧が増加する。電流源１０１を定電流源とすると、時間に対して一定の割合で電荷が供給されるため、出力端子１０５から時間に対して一定の割合で電圧が増加するランプ電圧が出力される。
【０００４】
また、図７に示すような時間振幅変換回路を複数備えた時間振幅変換装置が用いられている。図８に、時間振幅変換回路を複数並べた時間振幅変換装置の一例を示す。
電流源１０１とダイオード接続されたトランジスタ１０６ａ及び時間振幅変換回路２００−１，２００−２，…がＮ回路並列に並んだ構成である。それぞれの時間振幅変換回路２００−１，２００−２，…には、トランジスタ１０６ａとカレントミラーを形成するトランジスタ１０６ｂを備え，理想状態において充電電流はトランジスタ１０６ａに流れる電流Ｉと等しく、また、コンデンサ１０２が全て等しい値Ｃとすると全ての時間振幅変換回路２００−１，２００−２，…の経過時間に対する出力電圧の増加率はすべてＩ／Ｃで表される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２２７４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、時間振幅変換回路を複数並べた時間振幅変換装置では、現実のトランジスタ１０６ｂにおいては、トランジスタ１０６ｂの特性ばらつきが充電電流Ｉの電流値ばらつきの原因となり、その結果、経過時間に対する出力電圧の増加率のばらつきが生じるという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の時間振幅変換回路を有する場合でも、素子ばらつきの影響を小さくすることのできる時間振幅変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る時間振幅変換装置は、経過時間により出力電圧が変化する複数の時間振幅変換回路からなる時間振幅変換装置において、それぞれの時間振幅変換回路は、制御電圧に応じた電流を出力する電圧電流変換素子と、電圧電流変換素子の出力電流を蓄えるコンデンサと、校正時に任意の電圧電流変換素子に基準電流源を接続し、任意の電圧電流変換素子の出力電流値を、基準電流源の基準電流値に収束させた際の電圧電流変換素子への制御電圧を保持する制御手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の時間振幅変換装置は、校正時に任意の電圧電流変換素子に基準電流源を接続し、任意の電圧電流変換素子の出力電流値を、基準電流源の基準電流値に収束させた際の電圧電流変換素子への制御電圧を保持するようにしたので、複数の時間振幅変換回路を有する場合でも、素子ばらつきの影響を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による時間振幅変換装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による時間振幅変換装置の主要な信号波形のタイミングチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２による時間振幅変換装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２による時間振幅変換装置の主要な信号波形のタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３による時間振幅変換装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３による時間振幅変換装置の主要な信号波形のタイミングチャートである。
【図７】従来の時間振幅変換回路を示す構成図である。
【図８】従来の時間振幅変換装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による時間振幅変換装置を示す構成図である。ここでは、図面を簡略化するため複数の時間振幅変換回路を二つだけとしている。
図示の時間振幅変換装置は、基準電流源１、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂ、スイッチ２ａ，２ｂ、制御信号入力端子１２，１３，１４、デコーダ１５を備えている。それぞれの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂは、電圧電流変換素子３ａ，３ｂ、容量素子４ａ，４ｂ、スイッチ５ａ，５ｂ、スイッチ６ａ，６ｂ、端子７ａ，７ｂ、スイッチ８ａ，８ｂ、コンデンサ９ａ，９ｂ、端子１０ａ，１０ｂ、増幅器１１ａ，１１ｂからなる。
【００１２】
基準電流源１は、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの各々に対して、基準となる電流Ｉを供給するための電流源である。スイッチ２ａ，２ｂはデコーダ１５の出力でそのオン／オフが制御され、基準電流源１を時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂに接続するためのスイッチである。電圧電流変換素子３ａ，３ｂは、増幅器１１ａ，１１ｂからの出力電圧に応じた電流を出力する変換素子である。容量素子４ａ，４ｂは、一端が増幅器１１ａ，１１ｂの入力側に、他端が接地された容量素子である。即ち、容量素子４ａ，４ｂの出力は増幅器１１ａ，１１ｂを経て、電圧電流変換素子３ａ，３ｂの制御端子に接続され、増幅器１１ａ，１１ｂの出力によって電圧電流変換素子３ａ，３ｂの出力電流を制御するよう構成されている。
【００１３】
スイッチ５ａ，５ｂは、その一端側が容量素子４ａ，４ｂの一端に、他端側が電圧電流変換素子３ａ，３ｂの電流出力端子とスイッチ６ａ，６ｂの一端に接続され、デコーダ１５の出力によってそのオン／オフが制御されるスイッチである。スイッチ６ａ，６ｂは、他端側がコンデンサ９ａ，９ｂの一端側及び端子７ａ，７ｂとスイッチ８ａ，８ｂの一端側に接続され、制御信号入力端子１２からの制御信号によって、そのオン／オフが制御されるスイッチである。端子７ａ，７ｂは、ランプ電圧の出力端子である。スイッチ８ａ，８ｂはコンデンサ９ａ，９ｂと並列に接続され、制御信号入力端子１３の制御信号によってそのオン／オフが制御されるスイッチである。コンデンサ９ａ，９ｂは、電圧電流変換素子３ａ，３ｂからの電荷が供給されるコンデンサであり、一端側はスイッチ６ａ，６ｂに接続され、他端側は接地されている。端子１０ａ，１０ｂは、電圧電流変換素子３ａ，３ｂの電流出力端子に接続され、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂを基準電流源１に接続するための端子である。
【００１４】
制御信号入力端子１４はデコーダ１５に接続され、デコーダ１５は制御信号入力端子１４の信号に対し、任意の一つの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂ内のスイッチ５ａ，５ｂと、これらスイッチ５ａ，５ｂと直列に接続されたスイッチ２ａ，２ｂとを共にオンするものとする。
【００１５】
次に、実施の形態１における時間振幅変換装置の動作について説明する。図２に図１の各部から出力される主要な信号波形のタイミングチャートを示す。
本装置は、電源オンの後、スイッチ２ａ，２ｂを順次切り替え、全ての時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの端子１０ａ，１０ｂを基準電流源１と接続することで校正を行う。ここで、デコーダ１５は、制御信号入力端子１４から入力される信号が０のときに、全てのスイッチ５ａ，５ｂ及びスイッチ２ａ，２ｂをオフとし、制御信号入力端子１４から入力される信号が１の場合、スイッチ２ａ，５ａをオンし、制御信号入力端子１４から入力される信号が２の場合、スイッチ２ｂ，５ｂをオンするという機能を有するものとする。
【００１６】
基準電流源１の電流をＩとする。また、電圧電流変換素子３ａ，３ｂは、それぞれ特性のばらつきがあり、電圧電流変換素子３ａのトランスコンダクタンスをｇma、電圧電流変換素子３ｂのトランスコンダクタンスをｇmbとする。また、電圧電流変換素子３ａ，３ｂの内部抵抗は共にＲとし、Ｒ＞＞Ｉとする。さらに、コンデンサ９ａ，９ｂのコンデンサ値は等しくＣとする。
【００１７】
先ず、制御信号入力端子１４より１を入力すると、スイッチ５ａとスイッチ２ａがオンする。ここで、電圧電流変換素子３ａに流れる電流をＩx，内部抵抗より流れる電流をＩ0，増幅器１１ａの入力電圧をＶxとすると、過渡応答が収束した後において、ＶDD−Ｖx＝Ｉ0・Ｒ，Ｉx＋Ｉ0＝Ｉ，Ｉx＝Vx・Ａ・ｇmaが成り立つ。
上記式を、Ｖｘ，Ｉｘについて解くと、下記式のように表される。
【００１８】
次に、制御信号入力端子１４の信号から２を入力すると、スイッチ５ａとスイッチ２ａがオフし、増幅器１１ａの入力抵抗は非常に高いため，容量素子４ａの電極間電圧Ｖxは保持される。また、スイッチ５ｂとスイッチ２ｂがオンする。ここで、電圧電流変換素子３ｂに流れる電流をＩy、内部抵抗に流れる電流をＩ0、増幅器１１ａの入力電圧をＶyとすると、過渡応答が収束した後において、同様に、ＶDD−Ｖy＝Ｉ0・Ｒ，Ｉy＋Ｉ0＝Ｉ，Ｉy＝Vy・Ａ・ｇmbが成り立つ。
上記式をＶy，Ｉyについて解くと、下記式のように表される。
【００１９】
次に、制御信号入力端子１４の信号から０を入力すると、スイッチ５ｂとスイッチ２ｂがオフし、同様に容量素子４ｂの電極間電圧Ｖyは保持される。ここで、時間振幅変換装置の校正は完了となり、測定を開始する。
【００２０】
制御信号入力端子１３より一定の時間ＨＩＧＨの信号が入力され、スイッチ８ａ，８ｂがオンとなり、コンデンサ９ａ，９ｂそれぞれの電極間電圧は０となる。次に、制御信号入力端子１２よりＨＩＧＨを入力する。制御信号入力端子１２からの信号がＨＩＧＨを継続する時間において、コンデンサ９ａ，９ｂは、電圧電流変換素子３ａ，３ｂによって、それぞれ一定の電流で充電される。電圧電流変換素子３ａ，３ｂの制御端子には、それぞれ容量素子４ａ，４ｂの電極間電圧はそれぞれＶx，Ｖyが印加されている．ここで、Ａｇma＞＞０，Ｒ＞＞Ｉとすると、電圧電流変換素子３ａ，３ｂの出力電流値は，Ｉx＝Ｉy＝Ｉとなる。よって、全ての電圧電流変換素子３ａ，３ｂの経過時間に対する出力電圧の増加率は全てＩ／Ｃで表される。
【００２１】
このように、本実施の形態では、校正時間を確保し、それぞれの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの充電電流値を共通の基準電流源１で校正し、記憶することで、複数の時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂ内の充電電流値がばらついた場合でも、電流値ばらつきを完全に補正することが可能となり、素子ばらつきの影響を無くすことができる。
尚、本実施の形態では、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂが二つのものを示したが、三つ以上であってもよい。
【００２２】
以上説明したように、実施の形態１の時間振幅変換装置によれば、経過時間により出力電圧が変化する複数の時間振幅変換回路からなる時間振幅変換装置において、それぞれの時間振幅変換回路は、制御電圧に応じた電流を出力する電圧電流変換素子と、電圧電流変換素子の出力電流を蓄えるコンデンサと、校正時に任意の電圧電流変換素子に基準電流源を接続し、任意の電圧電流変換素子の出力電流値を、基準電流源の基準電流値に収束させた際の電圧電流変換素子への制御電圧を保持する制御手段とを備えたので、複数の時間振幅変換回路を有する場合でも、素子ばらつきの影響を小さくすることができる。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２における時間振幅変換装置を示す構成図である。尚、実施の形態２においても、図面を簡略化するため時間振幅変換回路を二つだけとしている。
実施の形態２では、実施の形態１における電圧電流変換素子３ａ，３ｂをトランジスタ３０ａ，３０ｂに置き換えたものであり、トランジスタ３０ａ，３０ｂのゲート端子とソース端子間に容量素子４ａ，４ｂが接続されている。その他の構成部分は図１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
次に、実施の形態２における時間振幅変換装置の動作について説明する。図４に図３の各部から出力される主要な信号波形のタイミングチャートを示す。
本装置は、電源オンの後、スイッチ２ａ，２ｂを順次切り替え、全ての時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの端子１０ａ，１０ｂを基準電流源１と接続することで校正を行う。ここで、デコーダ１５は、制御信号入力端子１４から入力される信号が０のときに、全てのスイッチ５ａ，５ｂ及びスイッチ２ａ，２ｂをオフとし、制御信号入力端子１４から入力される信号が１の場合、スイッチ２ａ及びスイッチ５ａをオンし、制御信号入力端子１４から入力される信号が２の場合、スイッチ２ｂ及びスイッチ５ｂをオンするという機能を有するものとする。
【００２５】
基準電流源１の電流をＩとする。また、トランジスタ３０ａ，３０ｂは、それぞれ特性のばらつきがあり、トランジスタの閾値電圧はそれぞれトランジスタ３０ａがＶt，トランジスタ３０ｂがＶt＋ΔＶtとする。またコンデンサ９ａ，９ｂのコンデンサ値は等しくＣとする。
【００２６】
先ず、制御信号入力端子１４より１を入力すると、スイッチ５ａとスイッチ２ａがオンし、電流Ｉがトランジスタ３０ａに流れる。ここで、トランジスタ３０ａは、ドレイン端子とゲート端子が短絡しているためダイオードとなり、容量素子４ａの電極間電圧は
となる。
【００２７】
次に、制御信号入力端子１４の信号から２を入力すると、スイッチ５ａとスイッチ２ａがオフし、ゲート端子の入力抵抗は非常に高いため、容量素子４ａの電極間電圧は保持される。また、スイッチ５ｂとスイッチ２ｂがオンし、電流Ｉがトランジスタ３０ｂに流れる。ここでトランジスタ３０ｂは同様にダイオードとなり、容量素子４ｂの電極間電圧は
となる。
【００２８】
次に、制御信号入力端子１４の信号から０を入力すると、スイッチ５ｂとスイッチ２ｂがオフし、同様に容量素子４ｂの電極間電圧Ｖ4−bは保持される。ここで、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの校正は完了となり、測定を開始する。
【００２９】
制御入力端子１３より一定の時間ＨＩＧＨの信号が入力され、コンデンサ９ａ，９ｂそれぞれの電極間電圧は０となる。次に、制御信号入力端子１２よりＨＩＧＨを入力する。制御信号入力端子１２からの信号がＨＩＧＨを継続する時間において、コンデンサ９ａ，９ｂはトランジスタ３０ａ，３０ｂによって、それぞれ一定の電流で充電される。トランジスタ３０ａ，３０ｂのゲート端子には、それぞれ容量素子４ａ，４ｂの電極間電圧である以下の電圧が印加されている。
【００３０】
よって、トランジスタ３０ａ，３０ｂの出力電流値は、以下の式で表される。
上式より、トランジスタ３０ａ，３０ｂは、基準電流源１の電流値Ｉとなり、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂそれぞれの充電傾きは、Ｖ／ｔ＝Ｉ／Ｃとなり、それぞれの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの出力波形は完全に一致し、素子ばらつきの影響をなくすことが可能となる。
【００３１】
本実施の形態のように，校正時間を確保し、それぞれの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの充電電流値を共通の基準電流源１で校正し、トランジスタ３０ａ，３０ｂを一時的にダイオード接続し、電圧を記憶することで、複数の時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの経過時間に対する出力電圧の増加率がばらついた場合でも、ばらつきを完全に補正することが可能となり、素子ばらつきの影響を無くすことが可能となる。また、本実施の形態では、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂが二つのものを示したが、三つ以上であってもよい。
【００３２】
以上説明したように、実施の形態２の時間振幅変換装置によれば、経過時間により出力電圧が変化する複数の時間振幅変換回路からなる時間振幅変換装置において、それぞれの時間振幅変換回路は、ゲート電圧に応じた電流を出力するトランジスタと、トランジスタの出力電流を蓄えるコンデンサと、校正時に任意のトランジスタに基準電流源を接続すると共に、任意のトランジスタをダイオード接続し、基準電流源の基準電流値に収束させた際のゲート電圧を保持する制御手段とを備えたので、複数の時間振幅変換回路を有する場合でも、素子ばらつきの影響を小さくすることができる。
【００３３】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３における時間振幅変換装置を示す構成図である。尚、実施の形態３においても、図面を簡略化するため時間振幅変換回路を二つだけとしている。
実施の形態３では、実施の形態２における図３の容量素子４ａ，４ｂを、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：Ａ／Ｄコンバータ）４０ａ，４０ｂ、レジスタ４１ａ，４１ｂ、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：Ｄ／Ａコンバータ）４２ａ，４２ｂ、スイッチ４３ａ，４３ｂに置き換えたものである。
【００３４】
ＡＤＣ４０ａ，４０ｂは、トランジスタ３０ａ，３０ｂのゲート端子に接続され、レジスタ４１ａ，４１ｂは、ＡＤＣ４０ａ，４０ｂの出力に接続されている。レジスタ４１ａ，４１ｂの出力にはＤＡＣ４２ａ，４２ｂが接続され、ＤＡＣ４２ａ，４２ｂの出力には、スイッチ４３ａ，４３ｂが接続されている。スイッチ４３ａ，４３ｂは、ＳＰＤＴスイッチであり、その出力端子の一方はトランジスタ３０ａ，３０ｂのゲート端子に接続され、もう一方は接地されている。
【００３５】
制御信号入力端子１４はデコーダ１５に接続され、デコーダ１５は、制御信号入力端子１４の信号に対応して、任意の一つの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂのスイッチ５ａ，５ｂと、このスイッチ５ａ，５ｂと直列に接続されたスイッチ２ａ，２ｂとをオンするものとする。また、デコーダ１５の出力は、スイッチ４３ａ，４３ｂの制御も行い、スイッチ５ａ，５ｂがオンの場合、スイッチ５ａ，５ｂと同一の時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂ内のスイッチ４３ａ，４３ｂは、出力端子の１に接続され、スイッチ５ａ，５ｂがオフの場合、出力端子の２に接続されるという動作を行うものとする。
【００３６】
また、レジスタ４１ａは、制御信号入力端子４４ａからの信号がＬＯＷからＨＩＧＨに変化した時刻のＡＤＣ４０ａの出力ビットを記憶する機能を有するものとし、レジスタ４１ｂは、制御信号入力端子４４ｂからの信号がＬＯＷからＨＩＧＨに変化した時刻のＡＤＣ４０ｂの出力ビットを記憶する機能を有するものとする。また、ＡＤＣ４０ａ，４０ｂのビット数をＮ、基準電圧をＶrefとし、ＤＡＣ４２ａ，４２ｂのビット数をＮ、基準電圧をＶrefとする。その他の構成部分は図３と同一であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
次に、実施の形態３の時間振幅変換装置の動作について説明する。
回路動作に関して、実施の形態２で示したものとほぼ同様であるが、トランジスタ３０ａ，３０ｂのゲート電圧を決定する方法が異なる。図６に、図５の装置の各部から出力される主要な信号波形のタイミングチャートを示す。
【００３８】
制御信号入力端子１４より、信号１を入力すると、スイッチ５ａとスイッチ２ａがオンし、電流Ｉがトランジスタ３０ａに流れる。また、スイッチ４３ａは、端子１側に切り替わる。ここで、トランジスタ３０ａは、ドレイン端子とゲート端子が短絡しているためダイオードとなり、トランジスタ３０ａのゲート電圧は、
となる。
また、ＡＤＣ４０ａの出力は、
を満たすディジタルビットＸとなる。次に、制御信号入力端子４４ａより、ＬＯＷからＨＩＧＨに変化する信号が入力され、レジスタ４１ａは、ＡＤＣ４０ａの出力であるディジタルビットＸを記憶し、出力する。
【００３９】
次に、制御信号入力端子１４より２を入力すると、スイッチ５ａとスイッチ２ａがオフし、スイッチ４３ａが端子２側へ切り替わる。ＤＡＣ４２ａは、ディジタルビットＸが入力されているため、トランジスタ３０ａのゲート電圧は、
を満たす
となる。
【００４０】
一方、スイッチ５ｂとスイッチ２ｂがオンし、スイッチ４３ｂは端子１側に切り替わる。同様に電流Ｉがトランジスタ３０ｂに流れるため、トランジスタ３０ｂのゲート電圧は
となる。
また、ＡＤＣ４０ｂの出力は、
を満たすディジタルビットＹとなる。次に、制御信号入力端子４４ｂよりＬＯＷからＨＩＧＨに変化する信号が入力され、レジスタ４１ｂは、ＡＤＣ４０ｂの出力であるディジタルビットＹを記憶し、出力する。
【００４１】
次に、制御信号入力端子１４より信号０を入力すると、スイッチ５ｂとスイッチ２ｂがオフし、スイッチ４３ｂが端子２側へ切り替わる。ＤＡＣ４２ｂは、ディジタルビットＹが入力されているため、トランジスタ３０ｂのゲート電圧は、
を満たす
となる。
【００４２】
ここで、ＮがＶrefに対し十分大きいとすると、トランジスタ３０ａ，３０ｂのゲート電圧はそれぞれ以下のように表される。
上式より、トランジスタ３０ａ，３０ｂの出力電流値は、以下の式で表される。
【００４３】
上式より、トランジスタ３０ａ，３０ｂは、基準電流源１の電流値Ｉとなるため、コンデンサ９ａ，９ｂのばらつきがないとすると、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂそれぞれの充電傾きは、Ｖ／ｔ＝Ｉ／Ｃとなり、それぞれの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの出力波形は一致し、素子ばらつきの影響を無くすことが可能となる。
【００４４】
本実施の形態のように、校正時間を確保し、それぞれの時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの充電電流値を共通の基準電流源１で校正することで、複数の時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂの経過時間に対する出力電圧の増加率がばらついた場合でも、ばらつきを完全に補正することが可能となり、素子ばらつきの影響を無くすことが可能となる。また、本実施の形態では、時間振幅変換回路２０ａ，２０ｂが二つのものを示したが、三つ以上であってもよい。
【００４５】
以上説明したように、実施の形態３の時間振幅変換装置によれば、制御手段として、トランジスタをダイオード接続した際のゲート電圧に対応したディジタル値を出力するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄコンバータの出力を保持するレジスタとを用いたので、実施の形態１，２と同様の効果を奏すると共に、容量素子を不要とすることができる。
【００４６】
尚、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 基準電流源、２ａ，２ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，８ａ，８ｂ，４３ａ，４３ｂ スイッチ、３ａ，３ｂ 電圧電流変換素子、４ａ，４ｂ 容量素子、７ａ，７ｂ，１０ａ，１０ｂ 端子、９ａ，９ｂ コンデンサ、１１ａ，１１ｂ 増幅器、１２，１３，１４，４４ａ，４４ｂ 制御信号入力端子、１５ デコーダ、２０ａ，２０ｂ 時間振幅変換回路、３０ａ，３０ｂ トランジスタ、４０ａ，４０ｂ ＡＤＣ、４１ａ，４１ｂ レジスタ、４２ａ，４２ｂ ＤＡＣ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
経過時間により出力電圧が変化する複数の時間振幅変換回路からなる時間振幅変換装置において、
それぞれの時間振幅変換回路は、
制御電圧に応じた電流を出力する電圧電流変換素子と、
当該電圧電流変換素子の出力電流を蓄えるコンデンサと、
校正時に任意の電圧電流変換素子に基準電流源を接続し、当該任意の電圧電流変換素子の出力電流値を、前記基準電流源の基準電流値に収束させた際の当該電圧電流変換素子への制御電圧を保持する制御手段とを備えたことを特徴とする時間振幅変換装置。
【請求項２】
経過時間により出力電圧が変化する複数の時間振幅変換回路からなる時間振幅変換装置において、
それぞれの時間振幅変換回路は、
ゲート電圧に応じた電流を出力するトランジスタと、
当該トランジスタの出力電流を蓄えるコンデンサと、
校正時に任意のトランジスタに基準電流源を接続すると共に、当該任意のトランジスタをダイオード接続し、前記基準電流源の基準電流値に収束させた際のゲート電圧を保持する制御手段とを備えたことを特徴とする時間振幅変換装置。
【請求項３】
制御手段は、トランジスタをダイオード接続した際のゲート電圧に対応したディジタル値を出力するＡ／Ｄコンバータと、当該Ａ／Ｄコンバータの出力を保持するレジスタとを用いたことを特徴とする請求項２記載の時間振幅変換装置。
【請求項１】
経過時間により出力電圧が変化する複数の時間振幅変換回路からなる時間振幅変換装置において、
それぞれの時間振幅変換回路は、
制御電圧に応じた電流を出力する電圧電流変換素子と、
当該電圧電流変換素子の出力電流を蓄えるコンデンサと、
校正時に任意の電圧電流変換素子に基準電流源を接続し、当該任意の電圧電流変換素子の出力電流値を、前記基準電流源の基準電流値に収束させた際の当該電圧電流変換素子への制御電圧を保持する制御手段とを備えたことを特徴とする時間振幅変換装置。
【請求項２】
経過時間により出力電圧が変化する複数の時間振幅変換回路からなる時間振幅変換装置において、
それぞれの時間振幅変換回路は、
ゲート電圧に応じた電流を出力するトランジスタと、
当該トランジスタの出力電流を蓄えるコンデンサと、
校正時に任意のトランジスタに基準電流源を接続すると共に、当該任意のトランジスタをダイオード接続し、前記基準電流源の基準電流値に収束させた際のゲート電圧を保持する制御手段とを備えたことを特徴とする時間振幅変換装置。
【請求項３】
制御手段は、トランジスタをダイオード接続した際のゲート電圧に対応したディジタル値を出力するＡ／Ｄコンバータと、当該Ａ／Ｄコンバータの出力を保持するレジスタとを用いたことを特徴とする請求項２記載の時間振幅変換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２５１９４２（Ｐ２０１２−２５１９４２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６５２６（Ｐ２０１１−１２６５２６）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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