JP2009260512A - 振幅一定回路 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、周波数選択特性を有する回路の出力の振幅をほぼ一定にすることである。
【解決手段】制御回路１２は、インダクタＬ０とキャパシタＣ０と抵抗Ｒ０からなる共振回路にキャパシタＣ１を並列に接続した場合の共振周波数を予め算出し、その共振周波数において、インピーダンスＺがほぼ一定値になるような抵抗値を算出しておく。そして、その抵抗値となるようにスイッチＳＷ３とＳＷ４を切り換えて、抵抗Ｒ１、可変抵抗Ｒ２を選択する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エミッタまたはソース接地のトランジスタ回路において、周波数変化によらず出力振幅を一定にする技術に関する。

特許文献１には、振動型アクチュエータへの供給電力を制御する自励発振回路において、振動型アクチュエータの固定子巻線の逆起電力と、振動型アクチュエータの振幅に比例する負荷検出信号に基づいて電圧信号を発生する電圧アンプと、その電圧アンプの出力に応じて振動型アクチュエータの固定子巻線の電流を制御する電流アンプとを備えることが記載されている。これにより振動型アクチュエータの振動振幅を略一定にすることができる。

特許文献２には、テレビ受信器のチューナなど高い周波数でＱの大きな（１０乃至３０）バンドパスフィルタにおいて、共振回路の電圧を電流に変換して共振回路に帰還する電圧電流変換手段を設けることが記載されている。

ところで、周波数選択特性を有する増幅回路においては、共振周波数を変化させたときに、増幅回路の出力信号の振幅が変化してしまうという問題点があった。
特開２００１−１９７７１４号公報 特開平６−３１４９５１号公報

本発明の課題は、周波数選択特性を有する、例えば増幅回路の出力振幅をほぼ一定にする振幅一定回路を提供することである。

本発明は、共振回路を有し、周波数選択特性を有する振幅一定回路であって、前記共振回路を駆動するトランジスタと、前記共振回路に接続された１以上のキャパシタと、前記キャパシタの接続を切り換える第１のスイッチと、前記キャパシタと接続された１以上の抵抗と、前記抵抗の接続を切り換える第２のスイッチと、前記第１のスイッチのオン、オフを制御して、前記共振回路に接続される容量値を変化させたときに、選択度Ｑがほぼ一定となるように前記第２のスイッチのオン、オフを制御する制御部とを備える。

この発明によれば、キャパシタの容量値を変化させたときに、共振回路の選択度Ｑがほぼ一定となるように第２のスイッチを制御することで、増幅回路の出力信号の振幅をほぼ一定にすることができる。

上記の振幅一定回路において、前記キャパシタと並列に接続されたＭＯＳトランジスタと、前記トランジスタの出力信号のピーク値を検出するピーク値検出回路と、前記ピーク値検出回路で検出されるピーク値のレベルに応じた信号を前記ＭＯＳトランジスタに供給して、前記ＭＯＳトランジスタの抵抗値を制御するレベル変換回路とを備える。

このように構成することで、トランジスタの出力信号のピーク値がほぼ一定の値となるようにＭＯＳトランジスタの抵抗値を制御することができる。これにより、増幅回路の出力信号の振幅をほぼ一定に調整する微調整回路を実現できる。

本発明によれば、周波数選択特性を有する回路の出力の振幅をほぼ一定にすることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は、実施の形態の周波数選択特性を有する振幅一定回路１１の回路図である。
振幅一定回路１１は、エミッタ接地のバイポーラトランジスタＴＲ１と、そのトランジスタＴＲ１のコレクタに接続されたインダクタＬと、キャパシタＣ０と、抵抗Ｒ０と、キャパシタＣ１、Ｃ２と、抵抗Ｒ１と、可変抵抗Ｒ２と、キャパシタＣ１Ｃ２とにそれぞれ直列に接続されたスイッチＳＷ１、ＳＷ２と、抵抗Ｒ１、可変抵抗Ｒ２とにそれぞれ直列に接続されたスイッチＳＷ３、ＳＷ４とを有する。インダクタＬとキャパシタＣ０は、Ｌ、Ｃの並列共振回路を構成している。抵抗Ｒ０は、Ｌ，Ｃの寄生抵抗である。

制御回路１２は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を個別にオン、オフする制御信号を出力して、並列共振回路に並列に接続される容量値と抵抗値を変化させる。
制御回路１２は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン、オフを制御して並列に接続される容量を変化させ共振周波数を切り換える。また、制御回路１２は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン、オフにより決まる並列容量に応じて、スイッチＳＷ３、ＳＷ４のオン、オフを制御して、並列に接続される抵抗値を変化させる。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４全体をスイッチ回路１３と呼ぶ。

並列共振回路の選択度Ｑは、Ｃ≫Ｌの条件のもとで、Ｑ≒ωＬ／Ｒと表すことができる。従って、周波数が変化すると選択度Ｑの値も変化する。選択度Ｑは、共振回路のインピーダンスの周波数変化を示すものであるので、並列共振回路の容量を変化させて共振周波数を変化させたときに、振幅一定回路１１の出力信号の振幅を一定にするためには、選択度Ｑがほぼ一定になるように制御すれば良い。

インダクタＬ、キャパシタＣ０、抵抗Ｒ０、キャパシタＣ１、Ｃ２の値は予め分かっているので、例えば、スイッチＳＷ１をオン、ＳＷ２をオフにして、キャパシタＣ１を並列に接続した場合の共振周波数は予め算出することができる。そして、算出した共振周波数における選択度Ｑが、キャパシタＣ１を接続する前の共振周波数における選択度Ｑとほぼ等しくなる並列抵抗の値を予め算出しておくことができる。従って、キャパシタＣ１を並列に接続して共振周波数を変化させた場合に、スイッチＳＷ３、ＳＷ４のオン、オフを制御して並列に接続される抵抗値を切り換えることで、選択度Ｑを変更前の値とほぼ同じ値にすることができる。なお、可変抵抗Ｒ２は、抵抗値を微調整するために使用される。

同様に、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンにし、共振回路にキャパシタＣ２を並列に接続した場合の共振周波数も予め算出することができる。そして、算出した共振周波数における選択度Ｑが、キャパシタＣ２を接続する前の選択度Ｑとほぼ等しくなる並列抵抗の値を予め算出しておくことができる。従って、キャパシタＣ２を接続して共振周波数を変化させた場合に、スイッチＳＷ３、ＳＷ４のオン、オフを制御して並列に接続される抵抗値を切り換えることで、選択度Ｑを変更前の値とほぼ同じ値にすることができる。

スイッチＳＷ１とＳＷ２を同時にオンにして、並列容量としてキャパシタＣ１とＣ２を接続した場合にも、同様に選択度Ｑが一定となるような抵抗値を選択することができる。
従って、共振回路の並列容量を切り換えて共振周波数を変化させたときに、スイッチＳＷ３、ＳＷ４を切り換えて並列抵抗の値を変化させることで、振幅一定回路１１の出力信号の振幅をほぼ一定に制御することができる。

この第１の実施の形態によれば、周波数選択特性を有する振幅一定回路１１の並列容量を変化させる場合に、並列抵抗の値を適宜切り換えることで、振幅一定回路１１の出力の振幅をほぼ一定にすることができる。

次に、図２は、第２の実施の形態の振幅一定回路２１の回路図である。この振幅一定回路２１は、並列抵抗の値を微調整する微調整部２３を設けたものである。
第２の実施の形態において、振幅一定回路１１のスイッチ回路１３とキャパシタＣ１、Ｃ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２は、キャパシタＣ１、Ｃ２の接続を切り換えて共振周波数を変化させたときに、出力信号の振幅をほぼ一定にするための粗調整部２２として機能する。

微調整部２３は、ＭＯＳトランジスタＴＲ２と、ピーク検出回路２４と、レベル変換回路２５とを有する。
ＭＯＳトランジスタＴＲ２は、抵抗Ｒ１、Ｒ２と並列に接続されており、ゲートに印加される電圧によりドレイン・ソース間の抵抗値が変化して可変抵抗として機能する。

ピーク検出回路２４は、増幅器２６と、ダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードに一端が接続され、他端が接地されたキャパシタＣ３を有する。
レベル変換回路２５は、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６と、オペアンプ２７とを有する。

増幅器２６にはトランジスタＴＲ１のコレクタ電圧、すなわち振幅一定回路１１の出力電圧が印加されており、増幅器２６はその出力電圧を増幅した電圧をダイオードＤ１に出力する。増幅器２６の出力電圧は、ダイオードＤ１により整流され、抵抗Ｒ３と並列に接続されたキャパシタＣ３を充電する。

キャパシタＣ３の電圧は、抵抗Ｒ４を介してオペアンプ２７の一方の入力端子（例えば、非反転入力端子）に入力する。オペアンプ２７の他方の入力端子（例えば、反転入力端子）は、抵抗Ｒ５を介して接地されている。オペアンプ２７の出力電圧は、抵抗Ｒ６とＲ４で分圧され、一方の入力端子に帰還されている。オペアンプ２７は、ピーク検出回路２４の出力電圧に応じた電圧をＭＯＳトランジスタＴＲ２のゲートに出力して、ＭＯＳトランジスタＴＲ２のドレイン・ソース間の抵抗値を変化させる。オペアンプ２７と抵抗Ｒ４、Ｒ６等は、ピーク検出回路２４の出力電圧のレベル変換を行うレベル変換回路２５として機能する。

振幅一定回路１１の出力電圧が所定値より大きくなると、ピーク検出回路２４のキャパシタＣ３の充電電圧が基準値より大きくなり、オペアンプ２７の一方の入力端子の入力電圧が大きくなる。オペアンプ２７は、一方の入力端子の電圧と他方の入力端子の電圧の電圧差に比した電圧を出力するので、このときオペアンプ２７の出力電圧は増加する。オペアンプ２７の出力電圧が増加すると、ＭＯＳトランジスタＴＲ２のゲート電圧が高くなり、ドレイン・ソース間の抵抗値が小さくなる。

すなわち、微調整部２３は、振幅一定回路１１の出力電圧が所定値より大きくなると、ＭＯＳトランジスタＴＲ２のドレイン・ソース間の抵抗値が小さくなる方向に制御する。これにより、共振回路の並列抵抗の値が小さくなり、振幅一定回路１１の出力信号の振幅がほぼ一定に保たれる。

他方、振幅一定回路１１の出力電圧が所定値より小さくなると、ピーク検出回路２４のキャパシタＣ３の充電電圧が基準値より低くなり、オペアンプ２７の一方の入力端子の入力電圧が低くなる。オペアンプ２７の一方の入力端子の電圧が低くなると、オペアンプ２７の出力電圧は減少し、ＭＯＳトランジスタＴＲ２のゲート電圧が低くなり、ＭＯＳトランジスタＴＲ２のドレイン・ソース間の抵抗値が大きくなる。

すなわち、この場合、微調整部２３は、振幅一定回路１１の出力電圧が所定値より小さくなると、ＭＯＳトランジスタＴＲ２のドレイン・ソース間の抵抗値が大きくなる方向に制御する。これにより、共振回路の並列抵抗の値が大きくなり、振幅一定回路１１の出力信号の振幅がほぼ一定に保たれる。

上述した第２の実施の形態によれば、周波数選択特性を有する振幅一定回路２１の共振周波数を変化させたときに、出力信号の振幅をほぼ一定に保つことができる。さらに、ピーク検出回路２４とレベル変換回路２５とＭＯＳトランジスタＴＲ２とからなる微調整部２３で、共振回路の並列抵抗値を微調整することができる。これにより、振幅一定回路２１の出力の振幅をより正確に一定値に制御することができる。

本発明は、実施の形態に示したインダクタとキャパシタからなるＬ，Ｃ並列共振回路に限らず、他の共振回路にも適用できる。また、共振回路の共振周波数を変更するスイッチ回路は、２個のキャパシタＣ１，Ｃ２と、２個の抵抗Ｒ１、Ｒ２を切り換える回路に限らず、３個以上のキャパシタと抵抗を切り換える回路であっても良い。また、ピーク検出回路２４、レベル変換回路２５も実施の形態に示した回路に限らず、他の回路構成のものでも良い。

第１の実施の形態の振幅一定回路の回路図である。 第２の実施の形態の振幅一定回路の回路図である。

符号の説明

１１，２１ 振幅一定回路
１２ 制御回路
１３ スイッチ回路
２２ 粗調整部
２３ 微調整部
２４ ピーク検出回路
２５ レベル変換回路

Claims (3)

1. 共振回路を有し、周波数選択特性を有する振幅一定回路であって、
   前記共振回路を駆動するトランジスタと、
   前記共振回路に接続された１以上のキャパシタと、
   前記キャパシタの接続を切り換える第１のスイッチと、
   前記キャパシタと接続された１以上の抵抗と、
   前記抵抗の接続を切り換える第２のスイッチと、
   前記第１のスイッチのオン、オフを制御して、前記共振回路に接続される容量値を変化させたときに、選択度Ｑがほぼ一定となるように前記第２のスイッチのオン、オフを制御する制御部と、を備える振幅一定回路。
2. 前記キャパシタと並列に接続されたＭＯＳトランジスタと、
   前記トランジスタの出力信号のピーク値を検出するピーク値検出回路と、
   前記ピーク値検出回路で検出されるピーク値のレベルに応じた信号を前記ＭＯＳトランジスタに供給して、前記ＭＯＳトランジスタの抵抗値を制御するレベル変換回路とを備える請求項１記載の振幅一定回路。
3. 前記共振回路は、並列共振回路であり、前記キャパシタと前記抵抗は、前記並列共振回路と並列に接続されている請求項１記載の振幅一定回路。