JP3033481B2 - Phase comparator - Google Patents

Phase comparator

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JP3033481B2
JP3033481B2 JP7308751A JP30875195A JP3033481B2 JP 3033481 B2 JP3033481 B2 JP 3033481B2 JP 7308751 A JP7308751 A JP 7308751A JP 30875195 A JP30875195 A JP 30875195A JP 3033481 B2 JP3033481 B2 JP 3033481B2
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昭彦 庄司
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は位相比較器に係り、
特に同期検波復調等に用いられる位相比較器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase comparator,
In particular, the present invention relates to a phase comparator used for synchronous detection demodulation and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は従来の位相比較器の一例の回路図
を示す。この従来の位相比較器は、ギルバートセル型の
4象限乗算回路と低域フィルタからなる。4象限乗算回
路はNPN型バイポーラトランジスタ等の能動素子で構
成され、ここではエミッタが共通接続されたNPN型ト
ランジスタQ11及びQ12と、同じくエミッタが共通
接続されたNPN型トランジスタQ13及びQ14と
が、それぞれ上段エミッタ接地型差動増幅回路を形成
し、それぞれのエミッタが定電流源7に接続されたNP
N型トランジスタQ15及びQ16が下段エミッタ接地
型差動増幅回路を形成し、この上段、下段の差動増幅回
路が2段縦積みに接続される一種の2段積カスケード型
差動増幅回路を構成している。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional phase comparator. This conventional phase comparator comprises a Gilbert cell type four-quadrant multiplication circuit and a low-pass filter. The four-quadrant multiplication circuit is composed of active elements such as NPN-type bipolar transistors. Here, NPN-type transistors Q11 and Q12 whose emitters are connected in common, and NPN-type transistors Q13 and Q14 whose emitters are connected in common are respectively provided. An upper-stage emitter-grounded differential amplifier circuit is formed, and each emitter is connected to a NP connected to a constant current source 7.
N-type transistors Q15 and Q16 form a lower-stage grounded-differential amplifier circuit, and a two-stage cascade-type differential amplifier circuit in which the upper and lower differential amplifier circuits are vertically connected in two stages. doing.

【0003】また、上記の上段エミッタ接地型差動増幅
回路を形成するトランジスタQ11とQ13の各コレク
タは、互いに接続され、かつ、負荷抵抗R3を介して電
源電圧端子8に接続される。同様に、上段エミッタ接地
型差動増幅回路を形成するトランジスタQ12とQ14
のの各コレクタは、互いに接続され、かつ、電源電圧端
子8に接続される。定電流源7は、この4象限乗算回路
の電流Iを流す。
The collectors of transistors Q11 and Q13 forming the above-mentioned upper-stage grounded-differential amplifier are connected to each other and to a power supply voltage terminal 8 via a load resistor R3. Similarly, transistors Q12 and Q14 forming an upper-stage common-emitter type differential amplifier circuit
Are connected to each other and to the power supply voltage terminal 8. The constant current source 7 allows the current I of the four-quadrant multiplication circuit to flow.

【0004】4象限乗算回路の入力端子21、22、2
3、24のうち、入力端子21には位相比較を行う基準
信号vi1と適切な電位V1が入力され、入力端子22
には入力端子21と同じ適切な電位V1が入力され、入
力端子23には位相比較を行う信号vi2と適切な電位
V2が入力され、入力端子24には入力端子23と同じ
適切な電位V2が入力される。4象限乗算回路の出力端
子25には、トランジスタQ11、Q13のコレクタ電
流の和が負荷抵抗R3によって電圧に変換された信号v
0が出力信号として得られる。この出力端子25から取
り出された出力信号v0は、低域フィルタ26により高
周波数成分が除去されて出力端子27へ直流電圧成分V
aとして出力される。
The input terminals 21, 22, 2 of a four quadrant multiplying circuit
3 and 24, the input terminal 21 receives a reference signal vi1 for phase comparison and an appropriate potential V1.
, A suitable potential V1 same as that of the input terminal 21 is input, a signal vi2 for phase comparison and a proper potential V2 are input to the input terminal 23, and an appropriate potential V2 same as that of the input terminal 23 is input to the input terminal 24. Is entered. The output terminal 25 of the four-quadrant multiplication circuit outputs a signal v obtained by converting the sum of the collector currents of the transistors Q11 and Q13 into a voltage by the load resistor R3.
0 is obtained as an output signal. The output signal v0 taken out of the output terminal 25 has a high-frequency component removed by a low-pass filter 26, and the DC voltage component V
Output as a.

【0005】次に、この4象限乗算回路の動作について
説明する。
Next, the operation of the four-quadrant multiplication circuit will be described.

【0006】いま、入力端子21には位相比較を行う基
準信号vi1=E1sinωtが入力され、入力端子2
3にはこの基準信号vi1に対して相対位相差φをもつ
信号vi2=E2sin(ωt+φ)が入力されたとす
ると(ただし、E1、E2は入力信号の振幅成分、ωは
角周波数)、出力端子25には次式で表されるvi1と
vi2との積であるv0が出力される。
Now, a reference signal vi1 = E1sinωt for phase comparison is input to an input terminal 21.
Assuming that a signal vi2 = E2sin (ωt + φ) having a relative phase difference φ with respect to the reference signal vi1 is input to the reference signal 3 (where E1 and E2 are amplitude components of the input signal and ω is an angular frequency), the output terminal 25 Outputs v0 which is the product of vi1 and vi2 expressed by the following equation.

【0007】[0007]

【数1】 ただし、上式中、Kは4象限乗算回路の変換増幅率であ
り、また、−1≦cosφ≦1である。(1)式からわ
かるように、出力信号v0は振幅が(K・E1・E2)
/2で、入力周波数の2倍の周波数成分の信号と入力信
号の相対位相差φの余弦角に比例した{(K・E1・E
2)/2}cosφの直流成分からなる。この出力信号
v0は低域フィルタ26に入力されて上記の2倍の周波
数成分が除去され、直流成分Va(={(K・E1・E
2)/2}cosφ)のみがオフセット電圧として出力
される。従って、この従来の位相比較器は、相対位相差
φに比例したオフセット電圧を発生する作用を利用して
電圧制御発振器を制御して同期検波復調等に使用された
りする。
(Equation 1) Here, in the above equation, K is the conversion amplification factor of the four-quadrant multiplication circuit, and −1 ≦ cosφ ≦ 1. As can be seen from the equation (1), the amplitude of the output signal v0 is (K · E1 / E2).
/ 2, which is proportional to the cosine angle of the relative phase difference φ between the signal of the frequency component twice as much as the input frequency and the input signal.
2) Consists of a DC component of / 2 @ cosφ. This output signal v0 is input to the low-pass filter 26, where the twice frequency component is removed, and the DC component Va (= ((K · E1 · E)
2) / 2 Only cos φ) is output as the offset voltage. Therefore, this conventional phase comparator is used for synchronous detection demodulation or the like by controlling the voltage controlled oscillator using the action of generating an offset voltage proportional to the relative phase difference φ.

【0008】次に、従来の位相比較器を構成する4象限
乗算回路の電源電圧と基準電圧(グランド)間の電圧配
分を説明すると、この電圧配分は図4に示すように、v
0、VCE1、VCE2及びVEEに分類できる。v0は出力端
子25における出力電圧で、出力信号が発生する最大電
位差分、つまり負荷抵抗R3と4象限乗算回路の電流I
との積(R3・I)で表わすことができる。また、V
CE1は、上段エミッタ接地型差動増幅回路を形成する各
トランジスタQ11、Q12、Q13、Q14のコレク
タ・エミッタ間電圧、VCE2は下段エミッタ接地型差動
増幅回路を形成する各トランジスタQ15、Q16のコ
レクタ・エミッタ間電圧、VEEは定電流源7を構成する
ために必要な電圧である。
Next, the voltage distribution between the power supply voltage and the reference voltage (ground) of the four-quadrant multiplying circuit constituting the conventional phase comparator will be described. As shown in FIG.
0, V CE1 , V CE2 and V EE . v0 is the output voltage at the output terminal 25, which is the maximum potential difference at which the output signal is generated, that is, the load resistance R3 and the current I of the four-quadrant multiplication circuit.
And (R3 · I). Also, V
CE1 is between the collector and emitter of the transistors Q11, Q12, Q13, Q14 forming the upper grounded-emitter differential amplifier circuit voltage, V CE2 is of the transistors Q15, Q16 forming the lower grounded-emitter differential amplifier circuit The collector-emitter voltage, V EE, is a voltage required to construct the constant current source 7.

【0009】そして、前記4象限乗算回路が高周波で正
常な位相比較動作を行うためには、構成する各トランジ
スタの直流特性が非飽和領域での動作点であることが必
要である。つまり、各トランジスタのコレクタ・エミッ
タ間電圧VCE1とVCE2は、0.6V〜0.8V程度の電
圧が最低限必要となる。また、前記4象限乗算回路が所
望する位相比較動作を行うためには、出力信号を発生す
る最大電位差分v0が大きいことが望ましく、安定した
電流を4象限乗算回路に供給するにはVEEも大きい方が
望ましい。
In order for the four-quadrant multiplying circuit to perform a normal phase comparison operation at a high frequency, it is necessary that the DC characteristics of each transistor constituting the transistor be an operating point in an unsaturated region. That is, the collector-emitter voltages V CE1 and V CE2 of each transistor require a minimum voltage of about 0.6 V to 0.8 V. Further, in order for the four-quadrant multiplication circuit to perform a desired phase comparison operation, it is desirable that the maximum potential difference v0 for generating an output signal is large. In order to supply a stable current to the four-quadrant multiplication circuit, V EE is also required. Larger is desirable.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、この従来の
位相比較器を構成する4象限乗算回路では、上段エミッ
タ接地型差動増幅回路を形成する各トランジスタQ11
〜Q14のコレクタ・エミッタ間電圧VCE1と下段エミ
ッタ接地型差動増幅回路を形成する各トランジスタQ1
5、Q16のコレクタ・エミッタ間電圧VCE2がそれぞ
れ0.6V〜0.8V程度の電圧が最低限必要であり、
これに出力信号を発生する最大電位差分v0と定電流源
7を構成するために必要なVEEが必要であったため、電
源電圧の低電圧化を図ることが非常に困難であった。実
際に低電圧化を図り、所望の特性が得られ実用化されて
いる位相比較器は、現状ではせいぜい電源電圧3V程度
でそれ以下の電源電圧になると電位配分が難しくなり、
実用化されている例はほとんどない。
However, in the conventional four-quadrant multiplying circuit constituting the phase comparator, each transistor Q11 forming an upper-stage grounded-emitter differential amplifier circuit is used.
Each transistor Q1 forming the collector-emitter voltage V CE1 and lower grounded-emitter differential amplifier circuit ~Q14
5. The minimum voltage between the collector-emitter voltage V CE2 of Q16 and 0.6 V to 0.8 V, respectively, is required.
Since V EE was necessary required to configure the maximum potential difference component v0 and the constant current source 7 that generates an output signal thereto, it has been very difficult to reduce the voltage of the power supply voltage. At present, a phase comparator which actually achieves a low voltage and obtains desired characteristics and is practically used has a power supply voltage of about 3 V at most and a power supply voltage lower than the power supply voltage becomes difficult.
There are few practical examples.

【0011】 本発明は以上の点に鑑みなされたもの
で、トランジスタの段数を電源電圧と基準電位間に1段
とすることにより、電圧での動作が可能な位相比較器
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a phase comparator capable of operating at a low voltage by setting the number of transistors to one between a power supply voltage and a reference potential. Aim.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、互いにエミッタが共通に第1の定電流源に
接続された第1及び第2のトランジスタからなり、第1
のトランジスタのベースに位相比較基準信号が入力さ
れ、第2のトランジスタのベースに基準電圧が印加され
る第1のエミッタ接地型差動増幅回路と、互いにエミッ
タが共通に第2の定電流源に接続された第3及び第4の
トランジスタからなり、第3のトランジスタのベースに
位相比較する信号が入力され、第4のトランジスタのベ
ースに基準電圧が印加される第2のエミッタ接地型差動
増幅回路と、第1及び第3のトランジスタの各コレク
タ、又は第2及び第4のトランジスタの各コレクタに一
端が接続され、他端が電源端子に接続された負荷抵抗と
を有し、負荷抵抗とトランジスタのコレクタとの共通接
続点から出力信号を取り出す構成としたものである。
According to the present invention, in order to achieve the above object, the emitters are commonly used as a first constant current source.
The first and second transistors connected to each other,
The phase comparison reference signal is input to the base of the transistor
And a reference voltage is applied to the base of the second transistor.
And a first emitter-grounded differential amplifier circuit
The third and fourth common terminals are commonly connected to a second constant current source.
Consisting of a transistor, the base of the third transistor
A signal for phase comparison is input, and the fourth transistor
A second grounded emitter differential in which a reference voltage is applied to the source
Amplifying circuit and respective collectors of the first and third transistors
Or each collector of the second and fourth transistors.
One end is connected, and the other end is connected to the load resistance connected to the power terminal.
And a common connection between the load resistance and the collector of the transistor.
In this configuration, an output signal is extracted from a continuation point.

【0013】 本発明では、それぞれ第1及び第2のエ
ミッタ接地型差動増幅回路に入力される2信号を、同じ
基準電圧とそれぞれ差動増幅した後負荷抵抗とトランジ
スタのコレクタとの共通接続点から合成して出力するよ
うにしているため、負荷抵抗とトランジスタのコレクタ
との共通接続点からは上記の2信号の位相差に応じた振
幅の信号を取り出すことができる。
According to the present invention, two signals input to the first and second grounded-emitter differential amplifier circuits are respectively differentially amplified with the same reference voltage, and then the load resistance and the transistor are changed.
Since the output is synthesized from the common connection point with the collector of the
A signal having an amplitude corresponding to the phase difference between the above two signals can be taken out from the common connection point with .

【0014】 ここで、上記の負荷抵抗とトランジスタ
のコレクタとの共通接続点から取り出された出力信号の
振幅に比例した直流信号を出力する整流手段を設けるこ
とにより、上記の振幅応じたレベルの直流信号を得る
ことができる。
Here, the load resistance and the transistor
By the provision of the rectifying means for outputting a DC signal proportional to the amplitude of the output signal taken from the common connection point of the collector, it is possible to obtain a level of the DC signal corresponding to the amplitude.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明になる位相比
較器の一実施の形態の回路図を示す。同図に示すよう
に、NPN型トランジスタQ1、Q2が第1のエミッタ
接地型差動増幅回路を構成し、NPN型トランジスタQ
3、Q4が第2のエミッタ接地型差動増幅回路を構成し
ている。また、トランジスタQ1、Q3の各コレクタ
は、負荷抵抗R1を共通に介して電源電圧端子8に接続
されている。一方、トランジスタQ2及びトランジスタ
Q3の各コレクタは、それぞれ電源電圧端子8に接続さ
れている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of the phase comparator according to the present invention. As shown in the figure, NPN transistors Q1 and Q2 constitute a first common-emitter type differential amplifier circuit,
3 and Q4 constitute a second common-emitter differential amplifier circuit. The collectors of the transistors Q1 and Q3 are connected to a power supply voltage terminal 8 via a load resistor R1. On the other hand, the respective collectors of the transistor Q2 and the transistor Q3 are connected to the power supply voltage terminal 8, respectively.

【0016】また、上記第1のエミッタ接地型差動増幅
回路の共通エミッタは定電流源7を介して、もう一方の
第2のエミッタ接地型差動増幅回路の共通エミッタは定
電流源9を介してそれぞれグランド端子10に接続され
ている。更に、トランジスタQ1及びQ3と負荷抵抗R
1との共通接続点は、出力端子5に接続されている。こ
れにより、トランジスタQ1、Q3の各コレクタ電流を
加算して、その加算電流が負荷抵抗R1によって電圧に
変換され、出力端子5へ出力信号v0として出力される
構成とされている。
The common emitter of the first common-emitter differential amplifier is connected to a constant current source 7 and the common emitter of the second common-emitter differential amplifier is connected to a constant current source 9. Each is connected to the ground terminal 10 via the corresponding terminal. Further, the transistors Q1 and Q3 and the load resistance R
1 is connected to the output terminal 5. Thus, the collector currents of the transistors Q1 and Q3 are added, and the added current is converted into a voltage by the load resistor R1 and output to the output terminal 5 as the output signal v0.

【0017】また、トランジスタQ1、Q2、Q3及び
Q4の各ベースはそれぞれ入力端子1、2、3及び4に
接続されており、入力端子1には位相比較を行う基準信
号vi1と適切な基準電圧VRが与えられ、入力端子3
には位相比較を行う信号vi2と、入力端子1と同じ適
切な基準電圧VRが与えられ、入力端子2,4には入力
端子1と同じ適切な基準電圧VRが与えられる。なお、
この位相比較器の出力端子5は、後述の図2(A)に示
すダイオード整流器を構成する整流用ダイオード11の
アノードに接続される。
The bases of the transistors Q1, Q2, Q3 and Q4 are connected to input terminals 1, 2, 3 and 4, respectively. The input terminal 1 has a reference signal vi1 for phase comparison and an appropriate reference voltage. V R is applied and input terminal 3
A signal vi2 performing the phase comparison on the same appropriate reference voltage V R is applied to the input terminal 1, the same suitable reference voltage V R and the input terminal 1 is supplied to the input terminal 2 and 4. In addition,
The output terminal 5 of this phase comparator is connected to the anode of a rectifying diode 11 that constitutes a diode rectifier shown in FIG.

【0018】次に、図1の実施の形態の動作について、
図2及び図3を併せ参照して説明する。いま、位相比較
器の入力端子1に次式 vi1=Esinωt (2) で表され、かつ、図3(A)に示す波形の位相比較基準
信号vi1が入力され、かつ、入力端子3には次式 vi2=Esin(ωt−90゜)=−Ecosωt (3) で表され、かつ、図3(B)に示す波形の位相比較を行
う信号vi2が入力されたものとする。
Next, the operation of the embodiment shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS. Now, a phase comparison reference signal vi1 represented by the following equation vi1 = Esinωt (2) and having a waveform shown in FIG. 3A is input to the input terminal 1 of the phase comparator, and It is assumed that a signal vi2 expressed by the equation vi2 = Esin (ωt−90 °) = − Ecosωt (3) and performing a phase comparison of the waveform shown in FIG. 3B is input.

【0019】この場合は、位相比較基準信号vi1がベ
ースに入力されるトランジスタQ1のコレクタ電流IC1
と負荷抵抗R1による電圧降下によって、トランジスタ
Q1のコレクタ電位vC1は入力信号vi1を反転増幅し
た電位となるから次式で表される。
In this case, the collector current I C1 of the transistor Q1 to which the phase comparison reference signal vi1 is input to the base.
And the voltage drop due to the load resistor R1, the collector potential v C1 of the transistor Q1 becomes a potential obtained by inverting and amplifying the input signal vi1, and is expressed by the following equation.

【0020】 vC1=−AEsinωt (4) ただし、(4)式及び後述の各式中、Aはエミッタ接地
型差動増幅回路の増幅率である。同様に、位相比較を行
う信号vi2がベースに入力されるトランジスタQ3の
コレクタ電流IC3と負荷抵抗R1による電圧降下によっ
て生じる、トランジスタQ3のコレクタ電位vC3は、ト
ランジスタQ3のベース入力信号vi2を反転増幅した
電位であり、次式で表される。
V C1 = −AE sin ωt (4) In the equation (4) and each of the following equations, A is the amplification factor of the common-emitter type differential amplifier circuit. Similarly, the collector potential V C3 of the transistor Q3, which is caused by the voltage drop due to the collector current I C3 of the transistor Q3 and the load resistor R1 to which the signal vi2 for phase comparison is input to the base, inverts the base input signal vi2 of the transistor Q3. This is the amplified potential and is represented by the following equation.

【0021】 vC3=AEcosωt (5) そして、これらのコレクタ電位vC1とvC3の和の電圧が
出力端子5へ出力信号v0として出力される。従って、
出力信号v0は(4)式及び(5)式から次式で表され
る。
V C3 = AEcosωt (5) Then, the voltage of the sum of these collector potentials v C1 and v C3 is output to the output terminal 5 as the output signal v0. Therefore,
The output signal v0 is expressed by the following equation from the equations (4) and (5).

【0022】 v0=vC1+vC3=AE(−sinωt+cosωt) =√2AEcos(ωt+45°) (6) 上記のコレクタ電位vC1及びvC3と出力信号v 0は図3
(E)にそれぞれ示される。
V0 = vC1+ VC3= AE (-sinωt + cosωt) = √2AEcos (ωt + 45 °) (6) The above collector potential vC1And vC3And output signal v 0 is FIG.
(E) respectively.

【0023】次に、入力端子1には上記と同じ位相比較
基準信号vi1が入力されているが、入力端子3にはこ
の位相比較基準信号vi1に対して、相対位相差90゜
+θの次式 vi2’=Esin(ωt−(90゜+θ))=−Ecos(ωt−θ) (7) で表され、かつ、図3(C)に示す信号vi2’が入力
されたとすると、トランジスタQ3のコレクタ電流IC3
と負荷抵抗R1による電圧降下によって、トランジスタ
Q3のコレクタ電位vC3’は入力信号vi2’を反転増
幅した電位となるから、(7)式から次式で表される。
Next, the same phase comparison reference signal vi1 as described above is input to the input terminal 1. The input terminal 3 receives the following equation of the relative phase difference 90 ° + θ with respect to the phase comparison reference signal vi1. vi2 ′ = Esin (ωt− (90 ° + θ)) = − Ecos (ωt−θ) (7) If the signal vi2 ′ shown in FIG. 3C is input, the collector of the transistor Q3 Current I C3
And the voltage drop due to the load resistor R1, the collector potential v C3 ′ of the transistor Q3 becomes a potential obtained by inverting and amplifying the input signal vi2 ′.

【0024】 vC3’=AEcos(ωt−θ) (8) 従って、前述したように、このコレクタ電位vC3’と前
記コレクタ電位vC1の和の電圧が出力端子5へ出力信号
v0’として出力されるから、出力信号v0’は(4)
式及び(8)式から次式で表される。
V C3 ′ = AEcos (ωt−θ) (8) Therefore, as described above, the voltage of the sum of the collector potential v C3 ′ and the collector potential v C1 is output to the output terminal 5 as the output signal v0 ′. Therefore, the output signal v0 ′ becomes (4)
The following equation is obtained from the equation and the equation (8).

【0025】[0025]

【数2】 従って、(9)式からわかるように、位相比較基準信号
vi1と入力信号vi2’との間に(90°+θ)の相
対位相差があるときには、位相比較基準信号vi1の振
幅が√(2−2sinθ)A倍された出力信号v0’が
出力される。このときのコレクタ電位vC1及びvC3’と
出力信号v 0’は図3(F)にそれぞれ示される。
(Equation 2)Therefore, as can be seen from equation (9), the phase comparison reference signal
(90 ° + θ) between vi1 and the input signal vi2 ′
When there is a phase difference, the amplitude of the phase comparison reference signal vi1 is changed.
The output signal v0 whose width is multiplied by √ (2-2 sin θ) A is
Is output. Collector potential v at this timeC1And vC3'When
Output signal v 0 'is shown in FIG. 3 (F).

【0026】次に、入力端子1には上記と同じ位相比較
基準信号vi1が入力されているが、入力端子3にはこ
の位相比較基準信号vi1に対して、相対位相差90゜
−θの次式 vi2’’=Esin(ωt−(90゜−θ))=−Ecos(ωt+θ) (10) で表され、かつ、図3(D)に示す信号vi2’’が入
力されたとすると、トランジスタQ3のコレクタ電流I
C3と負荷抵抗R1による電圧降下によって、トランジス
タQ3のコレクタ電位vC3’’は入力信号vi2’’を
反転増幅した電位となるから、(10)式から次式で表
される。
Next, the same phase comparison reference signal vi1 as described above is input to the input terminal 1. The input terminal 3 has a relative phase difference of 90 ° -θ with respect to the phase comparison reference signal vi1. Assuming that the expression vi2 ″ = Esin (ωt− (90 ° −θ)) = − Ecos (ωt + θ) (10) and the signal vi2 ″ shown in FIG. 3D is input, the transistor Q3 Collector current I
The collector potential v C3 ″ of the transistor Q 3 becomes a potential obtained by inverting and amplifying the input signal vi 2 ″ due to the voltage drop due to C 3 and the load resistance R 1, and is expressed by the following equation from the equation (10).

【0027】 vC3’’=AEcos(ωt+θ) (11) 従って、前述したように、このコレクタ電位vC3’’と
前記コレクタ電位vC1の和の電圧が出力端子5へ出力信
号v0’’として出力されるから、出力信号v0’’は
(4)式及び(11)式から次式で表される。
V C3 ″ = AEcos (ωt + θ) (11) Therefore, as described above, the voltage of the sum of the collector potential v C3 ″ and the collector potential v C1 is output to the output terminal 5 as an output signal v 0 ″. Therefore, the output signal v0 ″ is expressed by the following equation from the equations (4) and (11).

【0028】[0028]

【数3】 従って、(12)式からわかるように、位相比較基準信
号vi1と入力信号vi2’’との間に(90°−θ)
の相対位相差があるときには、位相比較基準信号vi1
の振幅が√(2+2sinθ)A倍された出力信号v
0’’が出力される。このときのコレクタ電位vC1及び
C3’’と出力信号v 0’’は図3(G)にそれぞれ示
される。
(Equation 3)Therefore, as can be seen from equation (12), the phase comparison reference signal
Between signal vi1 and input signal vi2 ″ (90 ° −θ)
, The phase comparison reference signal vi1
Signal v whose amplitude is multiplied by √ (2 + 2 sin θ) A
0 ″ is output. Collector potential v at this timeC1as well as
vC3″ And the output signal v 0 ″ is shown in FIG.
Is done.

【0029】このように、この実施の形態によれば、入
力位相比較基準信号vi1と入力信号vi2(vi
2’,vi2’’など)の間の相対位相差θに応じて出
力信号v0の振幅が変化することがわかる。従って、こ
の振幅変化分を例えばダイオード整流器等で直流成分に
変換することにより、2つの入力信号vi1及びvi2
の相対位相差に比例したオフセット電圧を発生できるこ
ととなる。
As described above, according to this embodiment, the input phase comparison reference signal vi1 and the input signal vi2 (vi
2 ′, vi2 ″, etc.), the amplitude of the output signal v0 changes according to the relative phase difference θ. Accordingly, the two input signals vi1 and vi2 are converted into a DC component by, for example, a diode rectifier.
, An offset voltage proportional to the relative phase difference can be generated.

【0030】図2(A)はこのダイオード整流器の典型
的な一例の回路図、図2(B)はその各部の波形図を示
す。図2(A)に示すように、ダイオード整流器は、出
力端子5がアノードに接続された整流用ダイオード11
と、整流用ダイオード11のカソードとグランド端子間
に接続された容量値Cのコンデンサ12とから構成され
ており、整流用ダイオード11のカソードとコンデンサ
12の共通接続点が出力端子13に接続されている。こ
のダイオード整流器は、出力端子13からインピーダン
スZの負荷14へ整流した電圧Vaを出力する。
FIG. 2A is a circuit diagram of a typical example of the diode rectifier, and FIG. 2B is a waveform diagram of each part. As shown in FIG. 2A, the diode rectifier comprises a rectifying diode 11 whose output terminal 5 is connected to the anode.
And a capacitor 12 having a capacitance C connected between the cathode of the rectifying diode 11 and the ground terminal. A common connection point between the cathode of the rectifying diode 11 and the capacitor 12 is connected to the output terminal 13. I have. This diode rectifier outputs a rectified voltage Va from an output terminal 13 to a load 14 having an impedance Z.

【0031】いま端子5より前記出力信号v0が入力さ
れると、この信号v0は位相比較器の基準出力電圧Vc
c−I・R1(電源電圧をVccとする)の正の波高部
分が整流用ダイオード11により半波整流されて、コン
デンサ12を充電する。これにより、コンデンサ12の
端子電圧が入力信号v0の上昇と共に上昇していき、入
力信号v0が最大振幅に達した後低下し始めると、整流
用ダイオード11が逆バイアスされてコンデンサ12が
放電し始める。そしてコンデンサ12の端子電圧はコン
デンサ12の容量値Cと負荷のインピーダンスZにより
決まる放電時定数で低下していく。
Now, when the output signal v0 is inputted from the terminal 5, this signal v0 becomes the reference output voltage Vc of the phase comparator.
The positive peak portion of cI · R1 (power supply voltage is set to Vcc) is half-wave rectified by the rectifying diode 11 and charges the capacitor 12. Thereby, the terminal voltage of the capacitor 12 increases with the rise of the input signal v0, and when the input signal v0 starts to decrease after reaching the maximum amplitude, the rectifying diode 11 is reverse-biased and the capacitor 12 starts discharging. . Then, the terminal voltage of the capacitor 12 decreases at a discharge time constant determined by the capacitance value C of the capacitor 12 and the impedance Z of the load.

【0032】その後、整流用ダイオード11を介して入
力される入力信号v0の正の波高部分がコンデンサ12
の端子電圧よりも高くなると、再び入力信号v0により
コンデンサ12が充電される。従って、容量値Cが入力
信号v0の周期に比べ充分に長い放電時定数を持つよう
な値に設定しておくことにより、図2(B)に示すよう
に図2(A)に示した負荷14を駆動する出力電圧は入
力信号v0の最大振幅付近の出力電圧Vaになり、前記
位相比較器からの相対位相差に比例した出力電圧を出力
する。
Thereafter, the positive peak portion of the input signal v0 input via the rectifying diode 11 is
, The capacitor 12 is charged again by the input signal v0. Therefore, by setting the capacitance value C to a value having a discharge time constant that is sufficiently longer than the cycle of the input signal v0, the load shown in FIG. 2A as shown in FIG. The output voltage for driving 14 becomes an output voltage Va near the maximum amplitude of the input signal v0, and outputs an output voltage proportional to the relative phase difference from the phase comparator.

【0033】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えばダイオード整流器は全波整流回路
などでもよい。また、図1の入力端子2、4に信号vi
1、vi2を入力するようにしてもよい(この場合、入
力端子1、3には基準電圧VRを入力する)。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the diode rectifier may be a full-wave rectifier circuit. The signal vi is input to the input terminals 2 and 4 of FIG.
1, may be input to vi2 (in this case, inputs the reference voltage V R to the input terminal 1 and 3).

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
それぞれ第1及び第2のエミッタ接地型差動増幅回路に
入力される2信号を、同じ基準電圧とそれぞれ差動増幅
した後加算回路で合成して出力することにより、加算回
路からは上記の2信号の位相差に応じた振幅の信号を取
り出すようにしたため、電源電圧と基準電圧(グラン
ド)間に接続された1段のエミッタ接地型差動増幅回路
で位相比較器出力信号を得ることができ、よって、4象
限乗算回路のようなエミッタ接地型差動増幅回路を2段
縦積みにするカスケード接続の構成の従来の位相比較器
に比べて、構成するトランジスタのコレクタ・エミッタ
間電圧に必要な電圧分を従来よりも1段分減らすことが
でき、従って電源電圧2V程度までの低電圧での動作が
可能となるという効果を有する。
As described above, according to the present invention,
The two signals input to the first and second grounded-emitter differential amplifier circuits are respectively differentially amplified with the same reference voltage, and then combined and output by the adder circuit. Since the signal having the amplitude corresponding to the phase difference of the signal is taken out, the output signal of the phase comparator can be obtained by the one-stage grounded emitter differential amplifier circuit connected between the power supply voltage and the reference voltage (ground). Therefore, compared to a conventional phase comparator having a cascade connection configuration in which two-stage grounded-differential amplifier circuits such as a four-quadrant multiplication circuit are vertically stacked, the voltage required between the collector and the emitter of the transistors to be formed is required. The voltage can be reduced by one stage as compared with the prior art, and therefore, there is an effect that operation can be performed at a low voltage up to about 2 V of the power supply voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention.

【図2】図1の位相比較器の出力信号が入力される回路
とその各部の信号波形図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a circuit to which an output signal of the phase comparator of FIG.

【図3】図1の動作説明用タイムチャートである。FIG. 3 is a time chart for explaining the operation of FIG. 1;

【図4】従来の位相比較器の一例の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of an example of a conventional phase comparator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2,3,4 位相比較器入力端子 5 位相比較器出力端子 7、9 定電流源 8 電源電圧端子 10 接地用端子 11 整流用ダイオード 12 コンデンサ 13 出力電圧端子 14 負荷 R1 負荷抵抗 Q1〜Q4 NPN型トランジスタ VR 基準電圧1, 2, 3, 4 Phase comparator input terminal 5 Phase comparator output terminal 7, 9 Constant current source 8 Power supply voltage terminal 10 Ground terminal 11 Rectifier diode 12 Capacitor 13 Output voltage terminal 14 Load R1 Load resistance Q1 to Q4 NPN type transistor V R reference voltage

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 互いにエミッタが共通に第1の定電流源
に接続された第1及び第2のトランジスタからなり、第
1のトランジスタのベースに位相比較基準信号が入力さ
れ、第2のトランジスタのベースに基準電圧が印加され
る第1のエミッタ接地型差動増幅回路と、 互いにエミッタが共通に第2の定電流源に接続された第
3及び第4のトランジスタからなり、第3のトランジス
タのベースに位相比較する信号が入力され、第4のトラ
ンジスタのベースに前記基準電圧が印加される第2のエ
ミッタ接地型差動増幅回路と、 前記第1及び第3のトランジスタの各コレクタ、又は前
記第2及び第4のトランジスタの各コレクタに一端が接
続され、他端が電源端子に接続された負荷抵抗と を有
し、該負荷抵抗と前記トランジスタのコレクタとの共通
接続点から出力信号を取り出すことを 特徴とする位相比
較器。
1. A first constant current source whose emitters are common to each other.
The first and second transistors connected to
The phase comparison reference signal is input to the base of one transistor.
And a reference voltage is applied to the base of the second transistor.
And a first grounded-type differential amplifier circuit having a common emitter connected to a second constant current source.
A third transistor comprising a third transistor and a fourth transistor.
The signal for phase comparison is input to the base of the
A second electrode in which the reference voltage is applied to the base of the transistor.
A grounded-mitter-type differential amplifier circuit, and each collector of the first and third transistors, or
One end is connected to each collector of the second and fourth transistors.
Are continued, have a load resistor and the other end of which is connected to a power supply terminal
The load resistance and the collector of the transistor
A phase comparator for extracting an output signal from a connection point .
【請求項2】 前記負荷抵抗と前記トランジスタのコレ
クタとの共通接続点から取り出された出力信号の振幅に
比例した直流信号を出力する整流手段を設けたことを特
徴とする請求項1記載の位相比較器。
2. The method according to claim 1, wherein said load resistor and said transistor are connected together.
2. A phase comparator according to claim 1, further comprising rectifying means for outputting a DC signal proportional to the amplitude of an output signal taken out from a common connection point with the rectifier.
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