[发明专利]正弦波相乘装置以及具有该正弦波相乘装置的输入装置

说明书

技术领域

本发明涉及对输入信号乘以正弦波的正弦波相乘装置以及具有该正弦波相乘装置的输入装置。

背景技术

在对输入信号乘以正弦波的情况下，通常采用使用吉尔伯特单元等模拟乘法器的方法(参照下述专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000－315919号公报

发明内容

发明所要解决的课题

吉尔伯特单元型的模拟乘法器以例如上述专利文献1的图1所示的结构实用化。在利用双极型晶体管构成吉尔伯特单元的情况下，如专利文献1的式(14)或式(20)所示，在相乘结果中作为系数包含热电压VT。热电压VT以“k·T/q”表示，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，q是电子的元电荷。因而，吉尔伯特单元的相乘结果即输出电压根据温度而变化。这在利用MOS晶体管构成的其他模拟乘法器中也是同样的。并且，在模拟乘法器中，由于晶体管的输入输出特性是非线性的，因此，为了确保相乘精度需要限制输入电压的范围。因此，例如当在静电电容方式的输入装置中使用模拟乘法器的情况下，信号的动态范围的确保或因温度而导致的变动成为课题。

并且，在使用模拟乘法器进行正弦波的相乘的情况下，需要另行产生正弦波。因而，例如为了通过对输入信号乘以正弦波来进行高精度的信号提取，需要产生高精度的正弦波，因此存在正弦波产生用的电路规模变大、耗电量增大的问题。

本发明就是鉴于上述情形而完成的，其目的在于提供一种结构简单、输入信号的电平的范围宽、因温度而导致的特性的变动小的正弦波相乘装置。

用于解决课题的手段

本发明的第一观点涉及一种对输入信号乘以规定的频率的正弦波的正弦波相乘装置。该正弦波相乘装置具备：多个矩形波相乘部，分别对上述输入信号乘以不同频率的矩形波；以及信号合成部，对上述多个矩形波相乘部的输出信号进行合成。上述矩形波能够近似成频率最低的正弦波即基波与分别具有上述基波的整数倍的频率的正弦波即多个高次谐波之和。上述多个矩形波相乘部包含一个第一矩形波相乘部和一个或者多个第二矩形波相乘部。上述第一矩形波相乘部对上述输入信号乘以第一矩形波，该第一矩形波以上述规定的频率的正弦波作为上述基波。上述第二矩形波相乘部对上述输入信号乘以第二矩形波，该第二矩形波以与上述第一矩形波所包含的一个上述高次谐波相等的正弦波或者该一个高次谐波的相位反转后的正弦波作为上述基波。上述信号合成部利用上述第二矩形波相乘部的输出信号所包含的对应于上述第二矩形波的上述基波与上述输入信号之积的信号成分来抵消上述第一矩形波相乘部的输出信号所包含的对应于上述第一矩形波的至少一个上述高次谐波与上述输入信号之积的信号成分。

根据上述的结构，上述第一矩形波相乘部的输出信号所包含的对应于上述第一矩形波的至少一个上述高次谐波与上述输入信号之积的信号成分由上述第二矩形波相乘部的输出信号所包含的对应于上述第二矩形波的上述基波与上述输入信号之积的信号成分抵消。因此，在上述信号合成部的合成结果的信号中，对应于上述第一矩形波的上述高次谐波与上述输入信号之积的信号成分减少，对应于上述第一矩形波的上述基波(上述规定的频率的正弦波)与上述输入信号之积的信号成分成为主要的成分。

在上述正弦波相乘装置中，由于使用上述矩形波相乘部来进行正弦波(上述第一矩形波的上述基波)与上述输入信号的相乘，因此不会像模拟乘法器那样容易受到晶体管的温度特性的影响，因温度而导致的特性的变动小。并且，通过使用上述矩形波相乘部，不会像模拟乘法器那样容易受到晶体管的输入输出非线性特性的影响，因此输入信号的电平的范围变宽。

此外，在上述正弦波相乘装置中，通过使用上述矩形波相乘部，能够省略正弦波产生器，因此电路结构变得简单。

优选地，上述矩形波相乘部也可以在对上述输入信号相乘的矩形波的1个周期中的一个半周期和另一个半周期中分别生成与上述输入信号成比例的输出信号，并且，在该一个半周期和该另一个半周期中，以上述输入信号与上述输出信号之比的绝对值相等且该比的符号反转的方式生成上述输出信号。

由此，在上述矩形波相乘部中，在对上述输入信号相乘的矩形波的1个周期中的一个半周期和另一个半周期中，以上述输入信号与上述输出信号之比的绝对值相等且该比的符号反转的方式生成上述输出信号。即、在保持上述输出信号相对于上述输入信号之比的绝对值不变的状态下，使其正负的符号每隔矩形波的半个周期就反转，由此来进行上述输入信号与矩形波的相乘。因此，不会像模拟乘法器那样容易受到晶体管的温度特性或输入输出非线性特性的影响。