凸形波形出力回路

質問

凸方の波形が出力される発振回路を作ろうと考えていますが、どうやったら簡単にできますか。
入力が５Ｖで出力は０、2.5、５Ｖの３状態の波形が希望なのですが…
　　　　___ 　　→5V
　　___| 　　|___　　→2.5V
___| 　　　　　　|___→GND

回答No.5

oyaoya65

#1,#3です。
設計は
前段のJK-FF1の入力J1K1,JK-FF2の入力J2K2,
と同期クロックの立上りまたは立下がりエッジの直前の
FF1の出力Q1-,~Q1-,FF2の出力Q2-,~Q2-
の８通りの信号の時系列から
同期クロックの立上りまたは立下がりエッジの直後の
FF1の出力Q1,~Q1,FF2の出力Q2,~Q2
を得るための入力信号J1K1,J2K2を状態遷移図を書いて設計します。
状態遷移図の入力時系列の組は
J1|K1|J2|K2|Q1-|~Q1-|Q2-|~Q2-|0|1|
となります。最後の0=GND,1=Vccです。
出力時系列の組は
Q1|~Q1|Q2|~Q2|
です。
状態遷移図の作り方はのURLを参考にしてください。
状態遷移図を完成させ
J1,K1,J2,K2を|Q1-|~Q1-|Q2-|~Q2-|0|1|のセットの信号で表し、右辺の出力信号を必要に応じて論理ゲート素子を使って左辺のそれぞれの入力端子に接続すればOKです。各信号の論理式は2通り以上存在する場合もありますので最も簡単な式を採用します。

例えばJ1K1J2K2の内のJ1K1は
J1=~Q1-　← ~Q1をJ1に接続
K1=Q1-　← Q1をK1に接続
となります。

J2K2についてはやってみてください。

同期式カウンター/UpDownカウンタ参考URL
http://www.kochi-tech.ac.jp/library/ron/2003/2003ele/1040215.pdf
http://tamuro.gooside.com/guen/UDCounter.html
など

書籍では「論理回路の設計」といった類の専門書を探しカウンター回路の設計に詳しい本を電気電子関連専門書を扱っている本屋で探してみてください。

J2K2の論理式が上記を勉強しても分からなかった場合は再度補足質問してください。

回答No.4

Piazzolla

お返事ありがとうございました。
私も具体的に考えてみたのですが、思っていた以上に面倒だと言うことが分かりました。^^;
まず、クリップ回路の件ですが、

http://homepage3.nifty.com/ichian/analog/dclip/dclip_1.gif

ここの回路図のの抵抗と並列ダイオードを入れ替えたものです。しかし、よく考えてみると正弦波や三角波でなければ、凸形になりませんね。ダイオード一つでは、0.7V程度なので、これも改良せねばなりません。
あれこれ考えているうちに、B級プッシュプル回路を改良して、C級で動作させたらどうかな？と思いました。
しかし原理的には簡単かと思ったのですが、具体的に考えていくと調整するのが大変そうです。
私が言うのもなんですが、#3さんが示したほうが確実ですね。

回答No.3

oyaoya65

JK-FFを2段使って同期式アップダウンカウンタを作ります。
1段目、2段目のQの出力をQ1,Q2とすると
Q2,Q1が
00-01-10-01-最初(00)に戻る、後は繰り返し。
となるように設計します。
そのQ1とQ2をOPアンプ加算回路の入力端子の
Q2を2倍の端子、Q1を1倍の端子に接続し、最大の振幅が丁度5VになるようにOPアンプの帰還抵抗を選べば希望の出力が得られます。
JK-FFのCK端子にか共通のクロックを入力します。
クロックはTTL回路とCと可変抵抗で作れば良いですね。
固定周波数のクロックであれば、RとCとNANDゲート２つで出来ますね（大抵のデジタル回路の本に発信回路が載っています。）。
OPアンプの２つの入力回路の抵抗をR（Q1を接続する方）とすれば、もう一方は半分の抵抗R/2（Q2を接続する方）、帰還抵抗RfはR/2になります。JK-FFのQ1,Q2の論理１の電圧が５Vより多少低い分、Rfの抵抗に直列に半固定抵抗を入れて、Q2Q1=10のときOPアンプの出力が5Vになるように調整します。

補足

ご回答ありがとうございます。馬鹿ですいませんが、図かなにかで、詳細いただけないでしょうか。JK-FFのアップダウンカウンタのところなのですが、00-01-10-01に設計するにはどのようにしたらよいでしょうか。
いろいろ考えてみたのですが、できなくて…。何か参考になる本などありますか？

回答No.2

Piazzolla

ご質問の波形では、GNDの位置が一番下ですが、2.5V の位置をGNDにしておきます。
　　　　_____ 　　　 →+2.5V
　　___| 　　|___　　→GND
___| 　　　　　　|___→-2.5V

GNDをはさんで、+2.5Vと-2.5Vの波形になります。丁度、PCM通信などでおなじみの複流RZ方式の波形ににています。
方形波発振回路を両波クリップ回路（リミッタではない。）に加えれば、この形になります。その出力をクランプ回路を通してGNDレベルを元の位置に持ち上げれば出来そうです。

実際に作ったわけではないので、出来なかったらすみません。

補足

ご回答ありがとうございます。すいません考えたんですが、私にはできなそうな気がしています。クリップ回路を加え波形を使うというのは思い付かなかったです。しかしどのように凸形にするのかがわかりませんでした。お手数ですが、もう少し詳細いただけないでしょうか。

回答No.1

oyaoya65

繰り返し周期T（周波数）と周波数の安定度とか
各電圧レベルの保持時間は皆同じと
いった制約はありますか？

簡単には、
デジタル発信回路と
3進のアップダウンカウンターと
オペアンプの加算回路
を組み合わせれば作れると思います。

補足

回答ありがとうございます。各電圧の保持時間は同じにしたいです。周波数は特に考えていません。
またいろいろ考えていたんですが、アップダウンカウンタとオペアンプを使ってどのように作ればよいのでしょうか。もう少し詳細いただけないでしょうか。