JP2003234642A - 同調回路および受信器 - Google Patents
同調回路および受信器Info
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Abstract
同調を実現する同調回路および受信器を提供すること。 【解決手段】 コイルLとコンデンサC60の並列回路
に対して、コンデンサC40、N型FET20およびコ
ンデンサCcの直列回路を端子1−2の間に接続し、1
つのN型FET20のオン/オフを制御することによっ
て、同調周波数を切り替える。N型FET20のソース
およびドレイン電圧は抵抗RsおよびRdを介してほぼ
同電位に印加されているため、寄生容量Cdsの容量は
一定となる。またN型FET20のゲートに抵抗Rgを
接続しているため、AC的にコンデンサC40およびC
sg、またはコンデンサCcおよびCdgから端子Gへ
信号が流れず、出力信号の損失を防ぐことができる。
Description
波に同調する同調回路および受信器に関する。
コード入り長波標準電波が送信されている。該標準電波
は40kHzおよび60kHzの搬送波に振幅変調でタ
イムコードをのせており、電波時計等がこの電波を受信
して現在時刻を抽出し、時刻の修正等を行う為に利用さ
れている。標準電波を受信する電波時計は、40kHz
あるいは60kHzのどちらの標準電波を受信するのか
を選局する必要がある。
を並列に接続した同調回路によって選局される。複数の
周波数の電波を選局して受信する場合、受信したい周波
数に同調するコンデンサをそれぞれ用意し、スイッチに
よってコンデンサを選択して、所望の周波数の電波を受
信する。その際スイッチとして、N型FET(FieldEff
ect Transistor:電界効果トランジスタ)とP型FET
を並列接続したアナログスイッチ等を用いる。
グスイッチはIC化されたものか、あるいはディスクリ
ートIC等によって構成されるため、回路の実装面積が
大きくなる問題があった。また、FETのソースおよび
ドレインのバイアス電圧によって、オン抵抗や寄生容量
が変化するために回路の同調周波数が変化し、同調が安
定しない問題があった。
ETのソースおよびドレインのバイアス電圧を電源電圧
の半分にすると、ゲートに入力される制御信号のレベル
も半分となり、FETが十分にオンできないという問題
があった。
小し、かつ安定した同調を実現する同調回路および受信
器を提供することである。
め、請求項1記載の発明の同調回路は、コイル(例え
ば、図2のコイルL)と、第1のコンデンサ(例えば、
図2のコンデンサC60)と、第2のコンデンサ(例え
ば、図2のコンデンサC40)およびFET(例えば、
図2のN型FET20)が直列に接続された切替回路
と、が出力端子間に並列に接続されるとともに、前記F
ETのソースおよびドレインが抵抗(例えば、図2の抵
抗RsおよびRd)を介して接地接続され、ゲートに入
力される制御信号に応じて前記FETがオン/オフする
ことにより、同調周波数を切り替えることを特徴として
いる。
路における同調周波数の切り替えをFET1個で行うこ
とにより、回路面積およびコストを削減することができ
る。またFETのソースおよびドレインを同電位にする
ことによって、ソース−ドレイン間の寄生容量Cdsが
一定になるため、同調周波数の変化を防ぐことができ、
安定した同調回路を実現できる。
項1記載の同調回路において、前記FETはゲートを抵
抗(例えば、図2の抵抗Rg)を介して制御信号入力端
子に接続するようにしてもよい。
のゲートに抵抗を接続することにより、同調回路の出力
端子と制御信号入力端子がFETの寄生容量を介してA
C的に接続されて電流が流れることを防ぐ。
または2記載の同調回路において、前記切替回路は、更
に直列に接続された第3のコンデンサ(例えば、図2の
コンデンサCc)を有し、前記第3のコンデンサの容量
が前記第2のコンデンサの容量より十分大きな容量であ
ることを特徴としている。
コンデンサの容量を第2のコンデンサの容量に比べて十
分大きくすることによって、切替回路における第3のコ
ンデンサの容量を無視することができる。これにより、
同調回路の同調周波数を調整する際は第2のコンデンサ
を調整するだけでよく、容量調整の為の作業を簡易化す
ることができる。
3の何れか記載の同調回路において、前記FETのソー
スとドレイン間を接続する第1の抵抗(例えば、図3の
抵抗Rd’)と、前記FETのソースまたはドレインと
接地間を接続する第2の抵抗(例えば、図3の抵抗R
s’)と、を備え、前記第2の抵抗が前記第1の抵抗の
抵抗値より十分大きな抵抗であることを特徴としてい
る。
のソースとドレイン間に第1の抵抗を接続し、FETの
ソースまたはドレインと接地間に第1の抵抗より十分大
きい抵抗値を持つ第2の抵抗を接続することによって、
FETがオフした時の同調周波数のQ特性が低くなる。
これにより、同調回路の同調周波数にずれが生じても、
同調回路の出力信号の変化量およびノイズによる同調回
路の出力信号の変化量を抑制することができる。
〜4の何れか記載の同調回路を具備し、前記制御信号を
可変することにより、前記FETを制御して受信周波数
を切り替えることを特徴としている。
1〜4の何れか記載の同調回路を具備した受信器を電波
時計等に搭載することにより、例えば、日本国内で2局
から放送されている周波数の異なるタイムコード入り長
波標準電波を受信する際に、FETを制御することによ
って、受信する電波を切り替えることができる。
参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1
は、本発明を適用した同調回路を用いた電波時計の回路
ブロック図である。電波時計は、アンテナ回路11、電
波受信回路12、制御回路(以下「CPU」という。)
13、電源14、時計回路15、発振回路16、入力装
置17、RAM18および表示回路19によって構成さ
れる。
み、所定の周波数の電波を受信して対応する電気信号に
変換し、その電気信号を電波受信回路12に出力する回
路である。同調回路110は、アンテナで受信した電波
から所定の周波数の電波を選局する回路である。本実施
の形態においては、40kHzあるいは60kHzのタ
イムコード入り長波標準電波と同調する構成となってお
り、CPU13から入力される信号S1によって同調す
る周波数が切り替えられる。
される信号に従って動作し、アンテナ回路11から入力
される信号より時刻を表すタイムコードを抽出して、C
PU13に出力する回路である。
路15、入力装置17およびRAM18から入力される
データの処理を行うと共に、同調回路110、電波受信
回路12、時計回路15、RAM18および表示回路1
9に対して回路動作の為の指示信号を出力する等、電波
時計内の各回路の動作を制御する回路である。
13に電源電圧を供給する回路である。
れるパルス信号を計数し、時刻データ等をCPU13に
出力する回路である。
号を出力する回路であり、時刻を計数するための基本パ
ルスとして時計回路15へ出力される。
え、これらが操作されると対応する入力信号をCPU1
3へ出力する回路である。
各種データを記憶すると共に、記憶されているデータを
CPU13へ出力する回路である。
Display:液晶ディスプレイ)等を含み、CPU13か
ら入力される時刻データ等を表示する回路である。
た図である。同調回路110は、コイルL、コンデンサ
C60、C40およびCc、N型FET20、抵抗R
s、RdおよびRgによって構成される。
端子1、他端は端子2に接続される。即ち、コイルLと
コンデンサC60は端子1および2の間で並列に接続さ
れる。また、端子1および2は、電波受信回路12に接
続される。
に接続され、他端はN型FET20のソースに接続され
る。抵抗Rgの一端はN型FET20のゲートに接続さ
れ、他端は端子Gに接続される。端子Gは、CPU13
に接続され、端子Gより信号S1が入力される。
サCcの一端に接続される。コンデンサCcの他端は、
端子2に接続される。即ち、コンデンサC40、N型F
ET20およびコンデンサCcは直列接続として、コイ
ルLおよびコンデンサC60に対して並列に接続され
る。ここでコンデンサCcの容量は、コンデンサC40
の容量に対して無視できる程大きいものとする。
に接続され、他端はGNDに接続される。抵抗Rdの一
端はN型FET20のドレインに接続され、他端はGN
Dに接続される。これにより、N型FET20のソース
およびドレインは、ほぼGND電位に固定される。
ス−ドレイン間に発生する寄生容量であり、コンデンサ
CsgおよびCdgは、N型FET20のソースおよび
ドレインと基板の間に発生する寄生容量である。ダイオ
ードDdsはN型FET20のソース−ドレイン間に発
生する寄生ダイオードである。
する。同調回路110によって周波数60kHzの電波
を選局する場合、CPU13は信号S1を“Low”レ
ベルとして端子Gへ出力する。信号S1は端子Gから抵
抗Rgを介してN型FET20のゲートに入力され、N
型FET20はオフとなる。
サCcの接続が遮断されるため、同調回路110はコイ
ルLおよびコンデンサC60の並列回路となり、周波数
60kHzの電波に同調する回路となる。
Rsを介して、端子2はコンデンサCcと抵抗Rdを介
してAC的にGNDに接続されることになるが、抵抗R
sおよびRdの抵抗値を大きく設定することによって、
端子1および2からGNDへ流れる電流を防ぎ、端子1
および2から出力される信号の損失を防ぐ。
デンサCsgを介して、端子2はコンデンサCcとコン
デンサCdgを介してAC的にN型FET20のゲート
に接続されるが、抵抗Rgによって端子1および2が端
子Gを介してCPU13内でGNDに接地されることを
防ぐ。
インのバイアス電圧は、抵抗RsおよびRdを介してほ
ぼGNDの電位に固定されるが、これによりコンデンサ
Cdsの容量は一定となるため、該容量の変化に伴う同
調周波数のずれを防ぐことができる。
kHzの電波を選局する場合、CPU13は信号S1を
“Hi”レベルとして、端子Gへ出力する。信号S1は
端子Gから抵抗Rgを介してN型FET20のゲートに
入力され、N型FET20はオンとなる。
イルLおよびコンデンサC60の並列回路に加え、コン
デンサC40およびCcの直列接続が並列に接続され、
同調回路110は周波数40kHzの電波に同調する回
路となる。
ス電圧は、抵抗Rsを介してほぼGNDの電位に固定さ
れているため、ゲート−ソース間の電位差が十分大きく
なり、オン抵抗が小さくなる。従って、N型FET20
を十分にオンすることができ、安定した同調を行うこと
ができる。コンデンサCdsはN型FET20のオンに
より消滅するため、同調回路110の回路動作に影響し
ない。
って発生する寄生ダイオードDdsの動作電圧は約0.
4Vであるが、端子1および2の電位差は最大で約0.
2Vである。従って、寄生ダイオードDdsは動作せ
ず、同調回路110の回路動作に影響を与えない。
数の切り替えを1個のN型FET20で行うことによっ
て、同調回路110の回路面積および製造コストを削減
することができる。また、N型FET20のドレインと
ソースをほぼ同電位とすることによってコンデンサCd
sの容量が一定となるため、同調回路110全体の容量
の変化を防ぐことができる。従って、コンデンサCds
の容量の変化によって同調周波数がずれることを防ぐこ
とができ、安定した同調回路を実現できる。更に、N型
FET20のドレインとソースをほぼ同電位とすること
によって、N型FET20がオンしてもDC電流が流れ
ないため、端子1−2の間で消費電流が発生しない。
を接続したことによって、端子1および2からコンデン
サCdgおよびCsgを介して端子Gから流出する電流
を防ぐことができ、端子1および2における出力信号の
損失を防ぐことができる。
コンデンサC40およびCcによってN型FET20を
DC的に分離することにより、端子1−2間に流れる消
費電流を防ぐことができる。更に、コンデンサCcの容
量を直列に接続されているコンデンサC40の容量に対
して無視できる程大きくすることによって、同調回路1
10を40kHzで同調させる際の回路全体の容量をコ
ンデンサC40の調整のみで行うことができる。これに
より、同調回路110の容量を調整するための作業を簡
易化することができる。
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で適宜変更可能であり、例えば、本実施の形態では1
つのN型FETのオン/オフを制御することによって、
2つの周波数を切り替えて選局可能な同調回路110を
記したが、更にコンデンサとN型FETの直列接続を端
子1−2の間に接続して、該N型FETのオン/オフを
制御することにより、同調する周波数の数を増やすこと
ができる。従って、N型FETとコンデンサの直列接続
を端子1−2の間に複数接続することによって、複数の
周波数の信号を切り替えて同調する回路を実現すること
ができる。
は、第1の実施の形態に対して、同調回路110の同調
周波数のQ特性を低くしたものである。この場合、より
安定した信号を出力する同調回路を実現できる。
る。図3は、本実施の形態を実現するための同調回路1
11の回路構成を示した図である。同調回路111は、
同調回路110と同様に、図1に示した電波時計の回路
ブロック図におけるアンテナ回路11の内部に設置され
る。本実施の形態における電波時計の回路ブロック図
は、図1と同一であるため説明を省略する。
L、コンデンサC60、C40およびCc、N型FET
20、抵抗Rs’、Rd’およびRgによって構成され
る。ここで、同調回路111の回路構成において、図2
の同調回路110と相違する点についてのみ説明し、同
一の接続および構成要素については同一の符号を付し、
詳細な説明は省略する。
インに接続され、他端はN型FET20のソースに接続
される。そして、抵抗Rs’の一端はN型FET20の
ソースに接続され、他端はGNDに接続される。即ち、
図2の同調回路110の抵抗Rdにおいて、GNDに接
続されている他端をN型FET20のソースに接続した
回路が同調回路111となる。
である。同調回路111の等価回路において、コイルL
およびコンデンサC60の並列回路が端子1−2間に接
続される。更に、コンデンサC40の一端が端子1に接
続され、他端がスイッチ素子であるN型FET20の一
端に接続される。スイッチ素子であるN型FET20の
他端は、端子2に接続される。スイッチ素子であるN型
FET20は端子Gから入力されるCPU13からの信
号S1によってオン/オフが制御される。
端に接続され、他端はN型FET20の他端に接続され
る。抵抗Rs’の一端は、N型FET20の一端に接続
され、他端はGNDに接地される。
コンデンサC40と直列接続した際に、容量を無視でき
る程大きな容量を持つため、図4の等価回路には含まな
い。また、図3におけるN型FET20の寄生容量であ
るコンデンサCds、CsgおよびCdgと寄生ダイオ
ードであるダイオードDds、更に抵抗Rgは、回路動
作に影響を与える素子でないため、図4の等価回路に含
まない。
の動作を説明する。同調回路111によって周波数60
kHzの電波を選局する場合、CPU13から“Lo
w”レベルの信号S1が端子Gを介してN型FET20
のゲートに入力されることによって、N型FET20は
オフとなる。これにより端子1−2間は、コイルLおよ
びコンデンサC60の並列回路により、周波数60kH
zの電波に同調する回路となる。
40を介してAC的に接続されるが、抵抗Rs’は十分
大きな抵抗値を持つため、端子1における出力信号の損
失を防ぐことができる。
kHzの電波を選局する場合、CPU13から“Hi”
レベルの信号S1が端子Gを介してN型FET20のゲ
ートに入力されることによって、N型FET20はオン
となる。これにより端子1−2間は、コイルL、コンデ
ンサC60およびコンデンサC40の並列回路となっ
て、周波数40kHzの電波に同調する回路となる。
いて、N型FET20がオフの時の同調周波数のQ特性
を概略的に示した図である。同調回路110の同調周波
数のQ特性を点線で、同調回路111の同調周波数のQ
特性を実線で示す。そして選局すべき電波の周波数をf
(=60kHz)とする。
は、抵抗Rd’をN型FET20のソースとドレインの
間に接続することによって、同調回路110のQ特性よ
りピークが低くなる。
て、端子1および2からの出力信号が最大となるよう
に、コイルLのインダクタンスおよびコンデンサC60
の容量が調整され、同調周波数のピーク位置を周波数f
に一致させる。そのため、周波数fの電波と同調するこ
とにより、同調回路110はレベルAの信号を出力し、
同調回路111はレベルBの信号を出力するのが理想的
である。
等によって同調周波数がf’にずれた時、周波数fの電
波と同調すると、同調回路110および111はレベル
Cの信号を出力する。従って、同調回路110および1
11の同調周波数のピーク位置が周波数fに一致してい
た時に比べて、出力信号のレベルの変化量は、同調回路
110はΔx、同調回路111はΔx’となる。ここ
で、Δx>Δx’であることから、同調回路111は同
調回路110に比べて、同調周波数のずれによる出力信
号のレベルの変化量を抑えることができる。即ち、同調
回路111は、同調周波数のずれに伴う出力信号レベル
のバラツキを抑えることができる。
成するコンデンサの容量の変化等によって同調周波数に
ずれが生じ、この時、同調周波数のピーク位置である周
波数f’でノイズが発生すると、同調回路110はレベ
ルA、同調回路111はレベルBの信号を出力する。こ
の出力信号のレベルは、同調回路110および111が
周波数fに同調した時の出力信号のレベルCに比べて、
同調回路110はΔx、同調回路111はΔx’増加し
ている。ここで、Δx>Δx’であることから、同調回
路111はノイズによる出力信号の増幅量を抑えること
ができる。即ち、同調回路111は同調回路110に比
べ、耐ノイズ性に優れた回路とすることができる。
ドレインの間に抵抗Rd’を接続することによって、N
型FET20がオンした時の同調周波数のQ特性が低く
なる。この時、同調回路111の同調周波数と、選局し
たい電波の周波数との間にずれが生じても、出力信号の
レベルのバラツキを抑えることができ、安定した同調回
路を実現できる。このことは、同調回路111が量産性
に適していることを意味する。
のピーク位置にノイズが発生した場合、Qが低いと、同
調回路111がノイズと同調して出力する出力信号のレ
ベルを抑えることができ、ノイズによる影響を受けにく
い安定した同調回路を実現できる。
における同調周波数の切り替えをFET1個で行うこと
により、回路面積およびコストを削減することができ
る。またFETのソースおよびドレインを同電位にする
ことによって、ソース−ドレイン間の寄生容量Cdsが
一定になるため、同調周波数の変化を防ぐことができ、
安定した同調回路を実現できる。
ートに抵抗を接続することにより、同調回路の出力端子
と制御信号入力端子がFETの寄生容量を介してAC的
に接続されて電流が流れることを防ぐ。
デンサの容量を第2のコンデンサの容量に比べて十分大
きくすることによって、切替回路における第3のコンデ
ンサの容量を無視することができる。これにより、同調
回路の同調周波数を調整する際は第2のコンデンサを調
整するだけでよく、容量調整の為の作業を簡易化するこ
とができる。
ースとドレイン間に第1の抵抗を接続し、FETのソー
スまたはドレインと接地間に第1の抵抗より十分大きい
抵抗値を持つ第2の抵抗を接続することによって、FE
Tがオフした時の同調周波数のQ特性が低くなる。これ
により、同調回路の同調周波数にずれが生じても、同調
回路の出力信号の変化量およびノイズによる同調回路の
出力信号の変化量を抑制することができる。
4の何れか記載の同調回路を具備した受信器を電波時計
等に搭載することにより、例えば、日本国内で2局から
放送されている周波数の異なるタイムコード入り長波標
準電波を受信する際に、FETを制御することによっ
て、受信する電波を切り替えることができる。
成を示した図。
成を示した図。
のQ特性を示した図。
Claims (5)
- 【請求項1】コイルと、 第1のコンデンサと、 第2のコンデンサおよびFETが直列に接続された切替
回路と、 が出力端子間に並列に接続されるとともに、前記FET
のソースおよびドレインが抵抗を介して接地接続され、
ゲートに入力される制御信号に応じて前記FETがオン
/オフすることにより、同調周波数を切り替えることを
特徴とする同調回路。 - 【請求項2】前記FETのゲートは、抵抗を介して制御
信号入力端子に接続されることを特徴とする請求項1記
載の同調回路。 - 【請求項3】前記切替回路は、更に直列に接続された第
3のコンデンサを有し、 前記第3のコンデンサの容量が前記第2のコンデンサの
容量より十分大きな容量であることを特徴とする請求項
1または2記載の同調回路。 - 【請求項4】前記FETのソースとドレイン間を接続す
る第1の抵抗と、 前記FETのソースまたはドレインと接地間を接続する
第2の抵抗と、 を備え、前記第2の抵抗が前記第1の抵抗の抵抗値より
十分大きな抵抗であることを特徴とする請求項1〜3の
何れか記載の同調回路。 - 【請求項5】請求項1〜4の何れか記載の同調回路を具
備し、前記制御記号を可変することにより前記FETを
制御して受信周波数を切り替えることを特徴とする受信
器。
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