JP2000106532A - 周波数変換回路 - Google Patents

周波数変換回路

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JP2000106532A
JP2000106532A JP10275462A JP27546298A JP2000106532A JP 2000106532 A JP2000106532 A JP 2000106532A JP 10275462 A JP10275462 A JP 10275462A JP 27546298 A JP27546298 A JP 27546298A JP 2000106532 A JP2000106532 A JP 2000106532A
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tuning
mixer circuit
conversion circuit
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JP10275462A
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Hitoshi Saito
仁 斎藤
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミキサ回路の変換利得CG及びQ特性を変え
ずに雑音指数NFを下げることができる周波数変換回路
を提供する。 【解決手段】 同調回路14が接続されるミキサ回路を
有し、高周波入力を中間周波出力に変換する周波数変換
回路において、同調回路14とミキサ回路の中間周波出
力端との間に、ミキサ回路のQ特性の同調調整を行うQ
値同調調整抵抗器RXを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、周波数変換回路に
関し、特に、TVチューナに用いられる周波数変換回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、テレビジョン(TV)チューナに
おいては、入力した高周波(RF)信号をそれよりも低
い中間周波数(IF)に変換するスーパーへテロダイン
方式が広く採用されている。
【0003】スーパーへテロダイン方式により、アンテ
ナで受信された電波は、入力同調回路に入力して所望の
周波数信号の選択が行われ、選択された入力信号がRF
アンプに送られ増幅される。RFアンプで増幅された入
力信号は、段間同調回路を経て、周波数変換部に入力す
る。従って、極めて微弱な信号電波も受信することがで
きる。
【0004】図6は、従来の周波数変換部を示す回路図
である。図6に示すように、周波数変換部1は、いわゆ
るギルバート・セルと呼ばれる乗算回路からなるミキサ
回路2及びIFアンプ3等から構成され、周波数変換部
1に入力した局部発信信号Lo及び入力高周波信号RF
が、ミキサ回路2に与えられる。
【0005】ミキサ回路2は、第1〜第3の差動接続回
路4a〜4c等により構成され、局部発信信号Loは、
第1及び第2の差動接続回路4a,4bを構成する各ト
ランジスタのベースにそれぞれ与えられる。これら各ト
ランジスタの一方のコレクタ同士及び他方のコレクタ同
士は、それぞれ共通に接続され、この共通接続されたコ
レクタは、それぞれ負荷抵抗RL,RLを介して電源電
圧Vccに接続されている。
【0006】また、第1及び第2の差動接続回路4a,
4bを構成する各トランジスタのエミッタ同士は、それ
ぞれ共通に接続され、この共通に接続された各エミッタ
には、第3の差動接続回路4cを構成する各トランジス
タのコレクタがそれぞれ接続されている。第3の差動接
続回路4cを構成する各トランジスタのエミッタ同士
は、エミッタ抵抗REを介して接続されると共に、それ
ぞれ定電流源に接続されている。
【0007】入力高周波信号RFは、第3の差動接続回
路4cを構成する各トランジスタのベースに与えられ
る。これにより、第1及び第2の差動接続回路4a,4
bのコレクタには、局部発信信号Loと入力高周波信号
RFとの差周波数を有する信号が生成され、これが中間
周波数信号IFとして、次段に設けられているIFアン
プ3に供給される。
【0008】このギルバート・セルからなるミキサ回路
2は、トランジスタ、抵抗及びキャパシタ等で構成さ
れ、IC化には適するが、雑音指数(NF:Noise
Figure)が大きいという特性を有する。
【0009】従って、この周波数変換部1にTVチュー
ナとしてチャンネル帯域幅を決める同調回路5を接続す
るに当たっては、ノイズ特性を改善する必要がある。つ
まり、雑音指数が大きいと、電波が弱い地域では画面の
ちらつきが多くなってしまい画面映りの悪化を招くの
で、例えばブースタを付加することなく画面映りを良く
したい場合、雑音指数を下げることが求められる。雑音
指数の低下によってS/Nが改善され、遠距離でもちら
つき等が減少し画面映りが良くなる。
【0010】このミキサ回路2の変換利得CG(Con
version Gain)、雑音指数NF、及びQ特
性は、それぞれ以下の式により求められる。
【0011】 CG=RL/(2・kT/qI0+RE)・π NF≒10log{1+2rbb´/Rg+re/Rg
+2RE/Rg+RL/(Rg・CG)} Q=2RL・(C/L)1/2 ここで、RL:負荷抵抗、RE:エミッタ抵抗、rbb
´:トランジスタのベース抵抗、Rg:信号源抵抗、r
e:トランジスタのエミッタ抵抗である。
【0012】上記雑音指数NFの式から、雑音指数NF
を下げるためには、負荷抵抗RLまたはエミッタ抵抗R
Eを小さくすればよい。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
負荷抵抗RLとエミッタ抵抗REは、ミキサ回路2の変
換利得CG及びQ特性の決定要因であり、これらと独立
に設定することができなかった。即ち、エミッタ抵抗R
Eのみを小さくすると、変換利得CG(→RL/RE)
が上がって歪み特性が悪化してしまい、負荷抵抗RLを
小さくすると、帯域(同調特性)が変化してしまう。
【0014】本発明の目的は、ミキサ回路の変換利得C
G及びQ特性を変えずに雑音指数NFを下げることがで
きる周波数変換回路を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る周波数変換回路は、同調回路が接続さ
れるミキサ回路を有し、高周波入力を中間周波出力に変
換する周波数変換回路において、前記同調回路と前記ミ
キサ回路の中間周波出力端との間に、前記ミキサ回路の
Q特性の同調調整を行う調整手段を設けたことを特徴と
している。
【0016】上記構成を有することにより、同調回路と
ミキサ回路の中間周波出力端との間に設けられた調整手
段が、ミキサ回路のQ特性の同調調整を行う。
【0017】これにより、高周波入力を中間周波出力に
変換する周波数変換回路において、ミキサ回路の変換利
得CG及びQ特性を変えずに雑音指数NFを下げること
ができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0019】図1は、本発明の実施の形態に係る周波数
変換回路を示す回路図である。図1に示すように、周波
数変換部10は、周波数変換回路11及びIFアンプ
(中間周波増幅器)12等から構成される。
【0020】周波数変換回路11は、いわゆるギルバー
ト・セルと呼ばれる乗算回路からなるミキサ回路と、ミ
キサ回路の中間周波出力端に接続される2本のQ値同調
調整抵抗器(調整手段)RX,RXとから構成される。
周波数変換部10に入力した局部発信信号Lo及び入力
高周波信号RFは、周波数変換回路11のミキサ回路に
与えられる。
【0021】ミキサ回路は、第1〜第3の差動接続回路
13a〜13c等により構成され、局部発信信号Lo
は、第1及び第2の差動接続回路13a,13bを構成
する各トランジスタのベースにそれぞれ与えられる。こ
れら各トランジスタの一方のコレクタ同士及び他方のコ
レクタ同士は、それぞれ共通に接続され、この共通接続
されたコレクタは、それぞれ負荷抵抗RL,RLを介し
て電源電圧Vccに接続されている。
【0022】また、第1及び第2の差動接続回路13
a,13bを構成する各トランジスタのエミッタ同士
は、それぞれ共通に接続され、この共通に接続された各
エミッタには、第3の差動接続回路13cを構成する各
トランジスタのコレクタがそれぞれ接続されている。第
3の差動接続回路13cを構成する各トランジスタのエ
ミッタ同士は、エミッタ抵抗REを介して接続されると
共に、それぞれ定電流源に接続されている。
【0023】入力高周波信号RFは、第3の差動接続回
路13cを構成する各トランジスタのベースに与えられ
る。これにより、第1及び第2の差動接続回路13a,
13bのコレクタには、局部発信信号Loと入力高周波
信号RFとの差周波数を有する信号が生成され、これが
中間周波数信号IFとして、次段に設けられているIF
アンプ12に供給される。
【0024】この周波数変換回路11には、2本のQ値
同調調整抵抗RX,RXを介して、TVチューナとして
チャンネル帯域幅を決める同調回路14が接続される。
2本のQ値同調調整抵抗RX,RXは、コイルLとコン
デンサCの共振回路からなる同調回路14の両接続端
と、第2の差動接続回路13bを構成する各トランジス
タのコレクタとの間、即ち、同調回路14と、ミキサ回
路の中間周波出力であるIFアンプ12との間に、直列
に接続されている。
【0025】周波数変換回路11に接続された同調回路
14は、バンドパスフィルタとして機能している。TV
チューナは、アンテナからの高周波入力信号RF(日本
の場合、93MHzから767MHz)を中間周波数信
号IF(日本の場合、58.75MHz)に周波数変換
するが、同調を希望するチャンネル以外の中間周波数信
号IFは、バンドパスフィルタで除去する必要がある。
TV放送の各チャンネル間の周波数間隔は、日本の場合
6MHzである。
【0026】一般的にTVチューナでは、このバンドパ
スフィルタを、周波数変換回路と中間周波数増幅器の間
にLCの共振回路を挿入することによって構成する。バ
ンドパスフィルタの性能は、LC共振回路のQ特性によ
り決定され、通常1チャンネル分の帯域幅(日本の場
合、6MHz)に調整される。
【0027】このように、2本のQ値同調調整抵抗R
X,RXを介して同調回路14が接続された周波数変換
回路11において、ミキサ回路の変換利得CG(Con
version Gain)、雑音指数NF(Nois
e Figure)、及びQ特性は、それぞれ以下の式
により求められる。
【0028】 CG=RL/(2・kT/qI0+RE)・π NF≒10log{1+2rbb´/Rg+re/Rg
+2RE/Rg+RL/(Rg・CG)} Q=(2RX+2RL)・(C/L)1/2 ここで、RL:負荷抵抗、RE:エミッタ抵抗、rbb
´:トランジスタのベース抵抗、Rg:信号源抵抗、r
e:トランジスタのエミッタ抵抗である。
【0029】式から分かるように、Q特性は、(2RX
+2RL)で決定されるため、Q値同調調整抵抗RXと
負荷抵抗RLの和が一定に保たれるようにすれば、負荷
抵抗RLの値を任意に設定することができる。即ち、同
調回路14とミキサ回路の中間周波出力端との間に設け
られたQ値同調調整抵抗RXによって、ミキサ回路のQ
特性の同調調整を行うことができ、Q値同調調整抵抗R
Xは、ミキサ回路のQ特性の同調調整を行う調整手段と
して機能する。
【0030】よって、エミッタ抵抗REを小さくして
も、変換利得CGを上げることなく、ミキサ回路11の
変換利得CGを決定する負荷抵抗RLとエミッタ抵抗R
Eの各値を、Q特性に対し独立して設定することが可能
になる。なお、Q値同調調整抵抗RXは、変換利得CG
には無関係である。
【0031】この結果、ミキサ回路のQ特性と変換利得
CGを変えることなく、エミッタ抵抗REを下げて、雑
音指数NFを下げることができる。
【0032】従って、ギルバート・セルからなるミキサ
回路から構成される周波数変換回路11に、TVチュー
ナとしてチャンネル帯域幅を決める同調回路14を接続
するに当たり、雑音指数NFを低下させてノイズ特性を
改善することができるので、電波が弱い遠距離地域でも
ちらつき等が減少して画面映りが良くなり、ブースタを
付加する必要がない。
【0033】図2は、本発明の他の実施の形態に係る定
電流源に抵抗を用いた周波数変換回路を示す回路図であ
り、図3は、本発明の他の実施の形態に係る定電流源に
トランジスタと抵抗を用いた周波数変換回路を示す回路
図である。
【0034】図2に示すように、周波数変換部20は、
周波数変換回路11の定電流源に抵抗Rを用いた他は、
図1に示す周波数変換部10と同様の構成を有してい
る。この抵抗Rは、第3の差動接続回路13cを構成す
る各トランジスタのエミッタとGND端子の間に接続さ
れる。
【0035】図3に示すように、周波数変換部21は、
周波数変換回路11の定電流源にトランジスタTrと抵
抗Rを用いた他は、図1に示す周波数変換部10と同様
の構成を有している。このトランジスタTrと抵抗R
は、第3の差動接続回路13cを構成する各トランジス
タのエミッタとGND端子の間に直列に接続され、両ト
ランジスタTrのベースは、レギュレータ回路REGに
接続されている。
【0036】このように、定電流源にトランジスタと抵
抗を用いることにより、歪み特性を改善することができ
る。その原理を以下に説明する。
【0037】トランジスタのエミッタ同士を共通結合し
た差動増幅器の電流増幅動作は、以下の式で表される。
【0038】 ΔIc=αIo・tanh(ΔVin・q/kT) ここで、ΔVinは差動増幅器へのベース入力差動電
圧、ΔIcは差動増幅器の差動コレクタ出力電流、Io
は定電流源の電流、αはトランジスタのエミッタ接地の
場合の電流増幅率、qは電子1個の電荷(1.6×10
E−19C)、kはボルツマン定数(1.38×10E
−23J/°K)、Tは絶対温度(°K)である。
【0039】ΔVinがkT/q(26mV)よりも十
分小さい場合は、tanh(ハイパボリックタンジェン
ト)は、以下のように近似される。
【0040】tanh(x)≒x−((x3 )/3) 即ち、基本的に差動増幅器の出力には、入力の3次の項
が存在する。これが3次歪みを発生する。
【0041】ここで、定電流源が理想的な定電流ではな
く、例えば抵抗で構成した場合、入力電圧に比例してI
oが変化する。この場合、差動増幅器の電流成分は、I
oの1次成分とtanhの1次成分の積により、入力電
圧の2次成分が発生する。これが2次歪みを発生する。
【0042】ギルバート・セルを用いた周波数変換回路
の場合も、同様の理由により、定電流源をトランジスタ
と抵抗で構成することにより、抵抗で構成した場合より
も2次歪み特性が良好となる。TVチューナにおいて、
5chビート、A−5chビート、6chビート等の2
次歪み特性は、TVチューナ全体の特性を決める上で極
めて重要である。
【0043】なお、定電流源をトランジスタと抵抗で構
成するのは、例えば電源電圧が5V系の場合であり、定
電流源を抵抗のみで構成するのは、例えば電源電圧が3
V系の場合である。また、レギュレータ回路REGで、
定電流源の電流Ioをオン・オフすることにより、UH
FとVHFの切り換えができる。
【0044】図4は、本発明の他の実施の形態に係る保
護ダイオードを設けた周波数変換回路を示す回路図であ
り、図5は、本発明の他の実施の形態に係る保護ダイオ
ードを設けた周波数変換回路の変形例を示す回路図であ
る。
【0045】図4に示すように、周波数変換部22は、
同調回路14とIFアンプ12との間に設けられた2本
のQ値同調調整抵抗RX,RXに、それぞれ並列に保護
ダイオードDを設けた周波数変換回路23を有してい
る。その他の構成は、図1に示す周波数変換部10の場
合と同様である。この保護ダイオードDを設けることに
より、静電破壊を防止する機能を備えた周波数変換部2
2とすることができる。
【0046】図5に示すように、周波数変換部24は、
周波数変換回路23の定電流源にトランジスタTrと抵
抗Rを用いた他は、図4に示す周波数変換部22と同様
の構成を有している。このトランジスタTrと抵抗R
は、第3の差動接続回路13cを構成する各トランジス
タのエミッタとGND端子の間に直列に接続され、両ト
ランジスタTrのベースは、レギュレータ回路REGに
接続されている(図3参照)。
【0047】保護ダイオードDを設けることにより、静
電破壊を防止する機能を備えた周波数変換部24とする
ことができる。なお、定電流源にトランジスタTrと抵
抗Rを用いる代わりに、定電流源に抵抗Rを用いた構成
(図2参照)としてもよく、この場合も同様に、静電破
壊を防止する機能を備えた周波数変換部とすることがで
きる。
【0048】また、上記各実施の形態において、2本の
Q値同調調整抵抗RX,RXは、ミキサ回路の中間周波
出力端に接続され、同調回路14は、各Q値同調調整抵
抗RX,RXの一端が接続された接続端子に外部接続さ
れているが、各Q値同調調整抵抗RX,RXを、同調回
路14と一体化して形成し、同調回路14と共にミキサ
回路に対し外部から取り付ける構成としてもよい。
【0049】また、上述したQ値同調調整抵抗RXを備
えた各周波数変換回路と、これら各周波数変換回路から
出力される中間周波数信号IFが供給されるIFアンプ
12と、これら各周波数変換回路を構成するミキサ回路
の定電流源とを、一体的に組み込んでIC化し、TVチ
ューナ用ICとしてもよい。また、このTVチューナ用
ICに、定電流源に同調電圧を供給するPLL回路を更
に一体的に組み込んでIC化してもよい。
【0050】TVチューナ用ICとしてIC化すること
により、雑音指数NFが小さいミキサ回路からなる周波
数変換回路を低コストで提供することができ、その上、
各個別の調整工程も不要となる。よって、Q値同調調整
抵抗RXは、ミキサ回路に外付けしてもよいが、IC化
することがより効果的である。
【0051】また、上述した各周波数変換回路或いはT
Vチューナ用ICをそれぞれ備えたTVチューナとして
もよい。
【0052】このように、本発明によれば、同調回路1
4とミキサ回路の中間周波出力端との間に設けられたQ
値同調調整抵抗RXによって、ミキサ回路のQ特性の同
調調整を行うことができ、Q値同調調整抵抗RXと負荷
抵抗RLの和が一定に保たれるようにすれば、負荷抵抗
RLの値を任意に設定することができる。
【0053】この結果、ミキサ回路のQ特性と変換利得
CGを変えることなく、エミッタ抵抗REを下げて、雑
音指数NFを下げることができるので、ギルバート・セ
ルからなるミキサ回路から構成される周波数変換回路1
1,23に、TVチューナとしてチャンネル帯域幅を決
める同調回路14を接続するに当たり、雑音指数NFを
低下させてノイズ特性を改善することができる。
【0054】従って、電波が弱い遠距離地域でもちらつ
き等が減少して画面映りが良くなり、ブースタを付加す
る必要がない。これは、歪み特性を改善した周波数変換
回路においても適応することができる。
【0055】また、保護ダイオードDを設けることによ
り、静電破壊を防止する機能を備えた周波数変換回路と
することができ、TVチューナ用ICとしてIC化する
ことにより、雑音指数NFが小さいミキサ回路からなる
周波数変換回路を低コストで提供することができ、その
上、調整工程も不要となる。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同調回路とミキサ回路の中間周波出力端との間に設けら
れた調整手段が、ミキサ回路のQ特性の同調調整を行う
ので、高周波入力を中間周波出力に変換する周波数変換
回路において、ミキサ回路の変換利得CG及びQ特性を
変えずに雑音指数NFを下げることができる。
【0057】また、これは、歪み特性を改善した周波数
変換回路においても適応することができ、保護ダイオー
ドDを設けることにより、静電破壊を防止する機能を備
えた周波数変換回路とすることができる。
【0058】また、TVチューナ用ICとしてIC化す
ることにより、雑音指数NFが小さいミキサ回路からな
る周波数変換回路を低コストで提供することができ、そ
の上、調整工程も不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る周波数変換回路を示
す回路図である。
【図2】本発明の他の実施の形態に係る定電流源に抵抗
を用いた周波数変換回路を示す回路図である。
【図3】本発明の他の実施の形態に係る定電流源にトラ
ンジスタと抵抗を用いた周波数変換回路を示す回路図で
ある。
【図4】本発明の他の実施の形態に係る保護ダイオード
を設けた周波数変換回路を示す回路図である。
【図5】本発明の他の実施の形態に係る保護ダイオード
を設けた周波数変換回路の変形例を示す回路図である。
【図6】従来の周波数変換部を示す回路図である。
【符号の説明】
10,20,21,22,24 周波数変換部 11,23 周波数変換回路 12 IFアンプ 13a〜13c 第1〜第3の差動接続回路 14 同調回路 C コンデンサ D 保護ダイオード IF 中間周波数信号 L コイル Lo 局部発信信号 R 抵抗 RE エミッタ抵抗 REG レギュレータ回路 RF 入力高周波信号 RL 負荷抵抗 RX Q値同調調整抵抗器 Tr トランジスタ Vcc 電源電圧
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年7月30日(1999.7.3
0)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る周波数変換回路は、同調回路が接続さ
れるミキサ回路を有し、高周波入力を中間周波出力に変
換する周波数変換回路において、前記同調回路の二つの
接続端子と前記ミキサ回路の中間周波出力の二つの端子
との間に、前記ミキサ回路のQ特性の同調調整を行う調
整手段をそれぞれ同一の調整手段にわけて設けたことを
特徴としている。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】上記構成を有することにより、同調回路
二つの接続端子とミキサ回路の中間周波出力の二つの端
との間に、それぞれ同一の調整手段にわけて設けられ
た調整手段が、ミキサ回路のQ特性の同調調整を行う。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0056
【補正方法】変更
【補正内容】
【0056】以上説明したように、本発明によれば、同
調回路の二つの接続端子とミキサ回路の中間周波出力
二つの端子との間に、それぞれ同一の調整手段にわけて
設けられた調整手段が、ミキサ回路のQ特性の同調調整
を行うので、高周波入力を中間周波出力に変換する周波
数変換回路において、ミキサ回路の変換利得CG及びQ
特性を変えずに雑音指数NFを下げることができる。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】同調回路が接続されるミキサ回路を有し、
    高周波入力を中間周波出力に変換する周波数変換回路に
    おいて、 前記同調回路と前記ミキサ回路の中間周波出力端との間
    に、前記ミキサ回路のQ特性の同調調整を行う調整手段
    を設けたことを特徴とする周波数変換回路。
  2. 【請求項2】前記調整手段は、前記同調回路と前記中間
    周波出力端との間に直列に接続されたQ値同調調整抵抗
    器からなることを特徴とする請求項1に記載の周波数変
    換回路。
  3. 【請求項3】前記ミキサ回路の定電流源を抵抗器により
    構成したことを特徴とする請求項1または2に記載の周
    波数変換回路。
  4. 【請求項4】前記ミキサ回路の定電流源を、直列接続し
    た抵抗器とトランジスタにより構成したことを特徴とす
    る請求項1または2に記載の周波数変換回路。
  5. 【請求項5】前記Q値同調調整抵抗器と並列に、静電破
    壊を防止する保護ダイオードを接続したことを特徴とす
    る請求項2〜4のいずれかに記載の周波数変換回路。
  6. 【請求項6】前記Q値同調調整抵抗器を、前記同調回路
    と共に外部取付けにしたことを特徴とする請求項1〜5
    のいずれかに記載の周波数変換回路。
  7. 【請求項7】請求項1〜6のいずれかに記載の周波数変
    換回路と、 前記周波数変換回路からの中間周波出力を増幅する中間
    周波増幅器と、 前記ミキサ回路の定電流源とを備えたことを特徴とする
    TVチューナ用IC。
  8. 【請求項8】前記定電流源に同調電圧を供給するPLL
    回路を備えたことを特徴とする請求項7に記載のTVチ
    ューナ用IC。
  9. 【請求項9】請求項1〜6のいずれかに記載の周波数変
    換回路、或いは請求項7または8に記載のTVチューナ
    用ICを備えたことを特徴とするTVチューナ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7227811B2 (en) 2005-04-01 2007-06-05 Hynix Semiconductor Inc. Address latch signal generation circuit and address decoding circuit

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