JP2739476B2 - 信号合成回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、信号合成回路、さらには水晶発振器内にお
ける帰還信号の位相合成に適用して有効な技術に関する
もので、例えば可変周波数発振と固定周波数発振の２つ
の動作モードで使用される水晶発振器に利用して有効な
技術に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、VTR（ビデオ・テープ・レコーダ）のカラー
信号処理に用いられる水晶発振器は、可変周波数発振と
固定周波数発振の２つの動作モードで使用される。すな
わち、記録時には、入力映像信号のカラーバースト信号
に位相同期して発振する可変周波数発振器、いわゆるVC
O（電圧制御発振器）として使用される。再生時には、
一定周波数で自由発振する固定周波数発振器として使用
される。

発振周波数を可変できるようにした水晶発振器として
は、次のようなものがある。

まず、CR型移相器によって、水晶発振器の出力信号か
ら、遅れゼロの位相φＡをもつ信号Ａと、π/4だけ遅れ
た位相φＢをもつ信号Ｂを作る。この２つの信号A,Bか
ら、φＡ−φＢの位相をもつ信号電流Icと−φＢの位相
をもつ信号電流Idを作る。この２つの信号電流IcとId
は、外部からの制御電圧によって電流伝達量を相補的に
変化させる２組のトランジスタ差動回路によって、その
大きさの合計値が一定となるように相補的に制御されな
がら、その大きさの比が可変制御されて合成される。こ
のようにして合計値を一定に保ちながら合成された電流
（ｍ×Id＋ｎ×Ic:ただし、ｎ＋ｍ＝１）は、負荷抵抗
に流されて電圧に変換される。そして、この変換された
電圧が水晶発振子に励起電圧として帰還させられる。こ
れにより、水晶発振子に帰還される励起電圧の位相が変
化させられて、水晶発振器の発振周波数が一定範囲内で
円滑に可変させられるようになる。

以上のようにして、水晶発振器の発振周波数を外部か
らの制御電圧によって可変させることができる。

従来のVTRでは、記録時に、上述した水晶発振器をPLL
（フェーズ・ロックド・ループ）内のVCOとして使う。
すなわち、上記水晶発振器の発振出力信号とカラー・バ
ースト信号の位相差を検出し、この位相検出電圧を上記
制御電圧とすることにより、上記位相差が最小となるよ
うに上記水晶発振器の発振周波数を可変制御する。

また、再生時には、上記制御電圧を一定に固定して、
上記２つの信号電流ｍ×Icとｎ×Idの合成比を0.5:0.5
に固定することにより、上記水晶発振器の発振周波数を
一定に固定させることを行なう。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した技術には、次のような問題の
あることが本発明者らによってあきらかとされた。

すなわち、上述した水晶発振器において発振周波数を
定めている上記２つの電流の合成比は、たとえばその２
つの信号電流の制御と合成を行なう２組のトランジスタ
差動回路がもつ特性バラツキなどによって、制御電圧を
一定に固定しても、正確に一定の比すなわちm:n＝0.5:
0.5を再現することができない。

このため、上述した水晶発振器を固定周波数発振モー
ドで使用したときに、その発振周波数のバラツキが大き
くなって、高い周波数精度を必要とする場合には、個々
の発振器ごとに面倒な調整が必要であった。

本発明の目的は、所定の位相差をもつ２つの信号電流
を、その合計値を一定に制御しながら所定の合成比で合
成して電圧変換するのに際し、その合成比を外部から可
変制御することができる一方、正確な固定合成比を等価
的に確実に得ることができるようにし、これにより、例
えば水晶発振器の発振周波数を円滑に可変させることが
できる一方、その発振周波数を面倒な調整を必要とせず
に一定の周波数に高精度かつ再現性よく固定させること
を可能にする、という技術を提供することにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴
については、本明細書の記述および添附図面から明らか
になるであろう。

［課題を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、外部からの制御電圧によって電流伝達量を
相補的に変化させる２組の差動回路と、２つの抵抗を直
列接続してなる負荷抵抗と、２つのスイッチング手段と
を有し、２つの信号電流を上記２組の差動回路と上記２
つのスイッチング手段に分岐して伝達させるとともに、
上記２組の差動回路を伝達させられた２つの信号電流の
合成電流は上記負荷抵抗の２つの抵抗に直列に流して電
圧変換させ、上記２つのスイッチング手段を伝達させら
れた２つの信号電流の合成電流は上記負荷抵抗の片方の
抵抗だけに流して電圧変換させる、というものである。

［作用］ 上記した手段によれば、先ず、２組の差動回路の方だ
けを選択的に動作させることにより、位相差をもつ２つ
の信号電流を、その大きさの合計値を一定に保ちなが
ら、その大きさの比を任意に可変して合成し、この合成
比に応じた位相をもつ一定の大きさの電圧信号を得るこ
とができる。また、２つのスイッチング手段の方だけを
選択的に動作させることにより、位相差をもつ上記２つ
の信号電流をそのまま1:1の合成比で合成して一定の位
相をもつ電圧信号を得ることができるとともに、得られ
る電圧信号の大きさを抵抗の値によって一定に定めるこ
とができる。

これにより、所定の位相差をもつ２つの信号電流を、
その合計値を一定に制御しながら所定の合成比で合成し
て電圧変換するのに際し、その合成比を外部から可変制
御することができる一方、正確な固定合成比も等価的に
確実に得ることができるようにし、これにより、例えば
水晶発振器の発振周波数を円滑に可変させることができ
る一方、その発振周波数を面倒な調整を必要とせずに一
定の周波数に高精度かつ再現性良く固定させることを可
能にする、という目的が達成される。

［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説
明する。

なお、図において、同一符号は同一あるいは相当部分
を示すものとする。

第１図は本発明による技術が適用された信号合成回路
の一実施例を示す。

先ず、同図に示す信号合成回路は、負荷抵抗と、２組
の差動回路と、２つのスイッチング手段によって構成さ
れ、２つの入力端子1,2と、１つの出力端子３と、３つ
の制御端子を有する。

負荷抵抗は、２つの同値の抵抗R1,R2を直列に接続す
ることによって構成される。この負荷抵抗の一端側は電
源Vccに接続され、その他端側は出力端子３に接続され
ている。

２組の差動回路は、バイポーラトランジスタQ1,Q2,Q
3,Q4によって構成され、端子4,5から入力されるアナロ
グ制御電圧VB0,VB1によって相補的に動作させられるこ
とにより、端子1,2に入力される２つの信号電流IcとId
の電流伝達量を相補的に変化させるとともに、この相補
的に変化させられて伝達された２つの信号電流ｍ×Icと
ｎ×Idを合成する。この合成電流（ｍ×Icとｎ×Id:た
だし、ｍ＋ｎ＝１）は、上記負荷抵抗の２つの抵抗R1,R
2に直列に流されることにより、電圧に変換されて端子
３に出力される。

２つのスイッチング手段は、バイポーラトランジスタ
Q5,Q6によって構成され、端子６から与えられる切替制
御電圧VB2によってオン・オフの２値動作を行なう。こ
のスイッチング手段をなすトランジスタQ5,Q6が共にオ
ン状態に設定されると、端子1,2に入力される２つの信
号電流IcとIdをそのまま伝達して合成する。この合成電
流（Ic＋Id）は、上記負荷抵抗の片方の抵抗R1だけに流
されて電圧に変換され、端子３に出力される。

この場合、オン状態のときのバイポーラトランジスタ
Q5,Q6は、スイッチとして動作することにより、端子1,2
に入力される信号電流IcとIdの大きさをそのまま保って
伝達させる。したがって、信号電流IcとIdの合計値は、
上記２組の差動回路によって伝達される信号電流の合計
値（ｍ×Ic＋ｎ×Id:ただし、ｍ＋ｎ＝１）の２倍にな
る。しかし、合成電流（Ic＋Id）を電圧変換する負荷抵
抗の値が1/2になることにより、端子３に出力される信
号電圧の大きさは同じに保たれる。つまり、スイッチン
グ手段による合成電流（Ic＋Id）の大きさも、等価的に
は、上記２組の差動回路による合成電流の大きさと同じ
（0.5×Ic＋0.5×Id）に保たれる。

次に動作について説明する。

まず、VB2をオフ状態にし、VB0,VB1をQ1〜Q4のベース
に与えることにより、２組の差動回路の方だけを選択的
に動作させると、位相差をもつ２つの信号電流が、その
大きさの合計値を一定に保たれながら、その大きさの比
が任意に可変されて合成される。これにより、VB0,VB1
によって位相が変化する電圧信号を端子３に得ることが
できる。

また、VB0,VB1を非能動レベルにし、VB2をオン状態に
すると、Q5,Q6からなる２つのスイッチング手段の方だ
けが選択的に動作させられる。この状態では、位相差を
もつ２つの信号電流IcとIdを1:1で合成し、この合成電
流（Ic＋Id）を抵抗R1で電圧変換することにより、0.5:
0.5の合成比の合成電流（0.5×Ic＋0.5×Id）に相当す
る大きさでもって一定の位相をもつ電圧信号を得ること
ができる。このとき要すれば、抵抗R1と抵抗R2の抵抗比
を選ぶことにより、電圧信号の位相を他の要因に影響さ
れずに一義的に可変設定することができる。

これにより、所定の位相差をもつ２つの信号電流Icと
Idを、その合計値（ｍ×Ic＋ｎ×Id）を一定（ｍ＋ｎ＝
１）に制御しながら所定の合成比で合成して電圧変換す
るのに際し、その合成比（m:n）を外部から可変制御す
ることができる一方、正確な固定合成比も等価的に確実
に得ることができる。したがって、例えば水晶発振器の
発振周波数を円滑に可変させることができる一方、その
発振周波数を面倒な調整を必要とせずに一定の周波数に
高精度かつ再現性良く固定させることができるようにな
る。

第２図は上述した信号合成回路が組み込まれた水晶発
振器の回路構成を示す。

同図に示す水晶発振器は、VTR（ビデオ・テープ・レ
コーダ）のカラー信号処理用に構成されたものであっ
て、可変周波数発振と固定周波数発振の２つの動作モー
ドで使用される。記録時には、入力映像信号のカラーバ
ースト信号に位相同期して発振する可変周波数発振器、
いわゆるVCO（電圧制御発振器）として使用される。一
方、再生時には、一定周波数で自由発振する固定周波数
発振器として使用される。

同図において、まず、水晶発振子10の出力側には、抵
抗R5と容量C1によるCR型移相器が接続されている。この
移相器によって、水晶発振子10の出力信号から、遅れゼ
ロの位相φＡをもつ信号Ａと、π/4だけ遅れた位相φＢ
をもつ信号Ｂを取り出す。

次に、トランジスタQ11,Q12,Q13,Q14からなる２組の
差動回路によって、上記２つの信号A,Bから、φＡ−φ
Ｂの位相をもつ信号電流Icと、−φＢの位相をもつ信号
電流Idを作る。

この２つの信号電流IcとIdは、トランジスタQ1〜Q6な
どからなる上記信号合成回路によって、その大きさの合
計値が一定となるように相補的に制御されながら、所定
の合成比（m:n）で合成されて電圧に変換される。変換
された電圧は、トランジスタQ9および抵抗R4と容量C2に
よる移相器を経て、水晶発振子10に励起電圧として帰還
させられる。これにより、水晶発振器が周波数可変可能
な状態で発振させられる。

ここで、VTRの記録時には、VB2をオフ状態にする一
方、制御電圧VB1を能動レベルに設定し、かつスイッチ
８をオン状態に設定して、位相検波器９の出力電圧を制
御電圧VB1に加える（≡VB0）。

制御電圧VB0,VB1は、トランジスタQ7,Q8によるエミッ
タフォロワを介して、上記信号合成回路の制御端子4,5
にそれぞれに入力される。

位相検波器９は、抵抗R3から分配される水晶発振器の
発振出力信号と、端子７から入力されるカラーバースト
信号との位相差を検出し、この検出電圧を上記制御電圧
VB1に加えることにより、上記位相差が最小となるよう
に上記水晶発振器の発振周波数を可変制御する。

このようにして、同図に示す水晶発振器はPLL内にてV
COとして動作することができる。

また、再生時には、上記制御電圧VB1を非能動レベル
まで下げる一方、VB2をオン状態に設定して、上記２つ
の信号電流IcとIdの合成比を上記信号合成回路によって
等価的に0.5:0.5にする。これにより、上記水晶発振器
の発振周波数を正確に一定の周波数に固定させることが
できる。

以上のようにして、水晶発振器の発振周波数を円滑に
可変させることができる一方、その発振周波数を面倒な
調整を必要とせずに一定の周波数に高精度かつ再現性良
く固定させることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

例えば、信号合成回路および水晶発振器は、能動素子
としてMOSトランジスタを用いる構成であってもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である水晶発振器に適用
した場合について説明したが、それに限定されるもので
なく、例えば水晶以外の発振子を用いた発振器にも適用
できる。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりであ
る。

すなわち、所定の位相差をもつ２つの信号電流を、そ
の合計値を一定に制御しながら所定の合成比で合成して
電圧変換するのに際し、その合成比を外部から可変制御
することができる一方、正確な固定合成比も等価的に確
実に得ることができ、これにより、例えば水晶発振器の
発振周波数を円滑に課変させることができる一方、その
発振周波数を面倒な調整を必要とせずに一定の周波数に
高精度かつ再現性良く固定させることができる、という
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による信号合成回路の要部を
示す回路図、 第２図は第１図に示した信号合成回路が組み込まれた水
晶発振器の構成例を示す回路図である。 1,2……入力端子、３……出力端子、4,5,6……制御端
子、Q1〜Q4……２組の差同回路を構成するトランジス
タ、Q5,Q6……２つのスイッチング手段を構成するトラ
ンジスタ、10……水晶発振器、Ic,Id……入力信号電
流、VB1……アナログ制御電圧、VB2……切替制御電圧。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部からの制御電圧によって電流伝達量を
   相補的に変化させる２組の差動回路と、２つの抵抗を直
   列接続してなる負荷抵抗と、２つのスイッチング手段と
   を有し、２つの信号電流を上記２組の差動回路と上記２
   つのスイッチング手段のいずれかに伝達されるととも
   に、上記２組の差動回路を伝達させられた２つの信号電
   流の合成電流は上記負荷抵抗の２つの抵抗に直列に流し
   て電圧変換させ、上記２つのスイッチング手段を伝達さ
   せられた２つの信号電流の合成電流は上記負荷抵抗の片
   方の抵抗だけに流して電圧変換させることを特徴とする
   信号合成回路。
2. 【請求項２】４つのトランジスタからなる２組の差動回
   路を有する特許請求の範囲第１項記載の信号合成回路。
3. 【請求項３】トランジスタによるスイッチング手段を有
   する特許請求の範囲第１項または第２項記載の信号合成
   回路。