JP3628402B2 - Tuning amplifier - Google Patents

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JP3628402B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、集積化が容易な同調増幅器に関し、特に、同調周波数と最大減衰量とを互いに干渉することなく、任意に調整し得る同調増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
同調増幅器として従来より能動素子およびリアクタンス素子を使用した各種の増幅回路が提案され実用化されている。
【0003】
例えばLC共振を利用した従来の同調増幅器は、同調周波数を調整するとLC回路に依存するQと利得が変化し、最大減衰量を調整すると同調周波数が変化する。あるいは、図19の特性曲線AおよびBに示すように、最大減衰量を調整すると同調周波数における利得が変化する。
【0004】
このように、従来の同調増幅器においては、同調周波数、同調周波数における利得、最大減衰量C1、C2を互いに干渉しあうことなく調整することは極めて困難であった。また、同調周波数および最大減衰量を調整し得る同調増幅器を集積回路によって形成することは困難であった。
【0005】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は集積化に適しており、同調周波数、同調周波数における利得、最大減衰量を互いに干渉しあうことなく調整することができ、特に同調周波数を可変したときに出力振幅の変化を抑えた同調増幅器を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項1の同調増幅器は、縦続接続された全域通過型の2つの移相回路、非反転回路および分圧回路と、これら縦続接続された複数の回路の最終段の出力を初段の入力側に帰還させるとともにこの帰還信号と入力信号とを加算して初段の回路に入力する加算回路とを備え、前記2つの移相回路の全体により位相シフト量の合計が360°となる周波数近傍の信号のみを通過させるとともに、前記分圧回路に入力前の信号を同調出力として取り出すことを特徴とする。ここで、全域通過型とは、入力信号の周波数にかかわらず出力信号が一定の振幅を有し、位相のみがシフトすることをいう。
【0007】
請求項2の同調増幅器は、請求項1において、前記2つの移相回路のそれぞれは、入力された交流信号を同相および逆相の交流信号に変換して出力する変換手段と、前記変換手段によって変換された一方の交流信号をキャパシタあるいはインダクタを介して、他方の交流信号を抵抗を介して合成する合成手段とを含んでおり、入力される交流信号の周波数に応じて振幅が一定で位相のみが所定量シフトした信号を出力し、前記2つの移相回路の全体によりある周波数で位相シフト量の合計が360°となることを特徴とする。
【0008】
請求項3の同調増幅器は、請求項1または2において、
前記加算回路は、帰還側インピーダンス素子と入力側インピーダンス素子とを有しており、前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子のそれぞれを介することにより前記帰還信号と前記入力信号とを加算しており、
前記2つの移相回路のそれぞれに含まれる前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するキャパシタおよび前記抵抗からなるCR回路を接続しており、
前記CR回路を構成する前記キャパシタおよび前記抵抗の接続の仕方を前記2つの移相回路において反対にしたことを特徴とする。
【0009】
ここで、帰還側インピーダンス素子および入力側インピーダンス素子のそれぞれは、最も一般的には抵抗が用いられるが、抵抗やキャパシタ等の素子を組み合わせることによりインピーダンスの実数成分と虚数成分の各比が同じになるように形成してもよい。
【0010】
請求項4の同調増幅器は、請求項1または2において、
前記加算回路は、帰還側インピーダンス素子と入力側インピーダンス素子とを有しており、前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子のそれぞれを介することにより前記帰還信号と前記入力信号とを加算しており、
前記2つの移相回路のそれぞれに含まれる前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するインダクタおよび前記抵抗からなるLR回路を接続しており、
前記LR回路を構成する前記インダクタおよび前記抵抗の接続の仕方を前記2つの移相回路において反対にしたことを特徴とする。
【0011】
請求項5の同調増幅器は、請求項1または2において、
前記加算回路は、帰還側インピーダンス素子と入力側インピーダンス素子とを有しており、前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子のそれぞれを介することにより前記帰還信号と前記入力信号とを加算しており、
前記2つの移相回路の一方において、前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するキャパシタおよび前記抵抗からなるCR回路を接続しており、
前記2つの移相回路の他方において、前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するインダクタおよび前記抵抗からなるLR回路を接続しており、
前記キャパシタあるいは前記インダクタからなるリアクタンス素子と前記抵抗の接続の仕方を、前記2つの移相回路において反対にしたことを特徴とする。
【0012】
請求項6の同調増幅器は、縦続接続された全域通過型の2つの移相回路、位相反転回路および分圧回路と、これら縦続接続された複数の回路の最終段の出力を初段の入力側に帰還させるとともにこの帰還信号と入力信号とを加算して初段の回路に入力する加算回路とを備え、前記2つの移相回路の全体により位相シフト量の合計が180°となる周波数近傍の信号のみを通過させるとともに、前記分圧回路に入力前の信号を同調出力として取り出すことを特徴とする。
【0013】
請求項7の同調増幅器は、請求項6において、前記2つの移相回路のそれぞれは、入力された交流信号を同相および逆相の交流信号に変換して出力する変換手段と、前記変換手段によって変換された一方の交流信号をキャパシタあるいはインダクタを介して、他方の交流信号を抵抗を介して合成する合成手段とを含んでおり、入力される交流信号の周波数に応じて振幅が一定で位相のみが所定量シフトした信号を出力し、前記2つの移相回路の全体によりある周波数で位相シフト量の合計が180°となることを特徴とする。
【0014】
請求項8の同調増幅器は、請求項6または7において、
前記加算回路は、帰還側インピーダンス素子と入力側インピーダンス素子とを有しており、前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子のそれぞれを介することにより前記帰還信号と前記入力信号とを加算しており、
前記2つの移相回路のそれぞれに含まれる前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するキャパシタおよび前記抵抗からなるCR回路を接続しており、
前記CR回路を構成する前記キャパシタおよび前記抵抗の接続の仕方を前記2つの移相回路において同じにしたことを特徴とする。
【0015】
請求項9の同調増幅器は、請求項6または7において、
前記加算回路は、帰還側インピーダンス素子と入力側インピーダンス素子とを有しており、前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子のそれぞれを介することにより前記帰還信号と前記入力信号とを加算しており、
前記2つの移相回路のそれぞれに含まれる前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するインダクタおよび前記抵抗からなるLR回路を接続しており、
前記LR回路を構成する前記インダクタおよび前記抵抗の接続の仕方を前記2つの移相回路において同じにしたことを特徴とする。
【0016】
請求項10の同調増幅器は、請求項6または7において、
前記加算回路は、帰還側インピーダンス素子と入力側インピーダンス素子とを有しており、前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子のそれぞれを介することにより前記帰還信号と前記入力信号とを加算しており、
前記2つの移相回路の一方において、前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するキャパシタおよび前記抵抗からなるCR回路を接続しており、
前記2つの移相回路の他方において、前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するインダクタおよび前記抵抗からなるLR回路を接続しており、
前記キャパシタあるいは前記インダクタからなるリアクタンス素子と前記抵抗の接続の仕方を、前記2つの移相回路において同じにしたことを特徴とする。
【0017】
請求項11の同調増幅器は、請求項1〜10のいずれかにおいて、前記2つの移相回路の少なくとも一方の位相シフト量を変えることにより同調周波数を可変することを特徴とする。
【0018】
請求項12の同調増幅器は、請求項3〜5、8〜10のいずれかにおいて、前記2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記CR回路あるいは前記LR回路の時定数を変えることにより同調周波数を可変することを特徴とする。
【0019】
請求項13の同調増幅器は、請求項12において、前記CR回路あるいは前記LR回路に含まれる抵抗を可変抵抗によって形成し、この可変抵抗の抵抗値を変えることを特徴とする。
【0020】
請求項14の同調増幅器は、請求項13において、前記可変抵抗はFETによって形成されており、ゲート電圧を変えることによりソース・ドレイン間のチャネル抵抗を変化させることを特徴とする。
【0021】
請求項15の同調増幅器は、請求項13において、前記可変抵抗をpチャネル型のFETとnチャネル型のFETとを並列接続することにより形成し、ゲート電圧を変えることにより並列接続された各FETのチャネル抵抗を変えることを特徴とする。
【0022】
請求項16の同調増幅器は、請求項12において、前記CR回路に含まれるキャパシタを可変容量素子によって形成し、この可変容量素子の静電容量を変えることを特徴とする。
【0023】
請求項17の同調増幅器は、請求項3〜5、8〜10のいずれかにおいて、前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子は抵抗であり、すくなくとも一方の抵抗値を可変することにより最大減衰量を変化させることを特徴とする。
【0024】
請求項18の同調増幅器は、請求項1〜17のいずれかにおいて、構成部品を半導体基板上に一体形成したことを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一の実施形態の同調増幅器について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【0026】
〔第1の実施形態〕
図1は、本発明を適用した第1の実施形態の同調増幅器の構成を示す回路図である。同図に示す同調増幅器1は、それぞれが入力される交流信号の位相を所定量シフトさせることにより所定の周波数において合計で360°の位相シフトを行う2つの移相回路10C、30Cと、移相回路30Cの出力信号の位相を変えずに所定の増幅度で増幅して出力する非反転回路50と、非反転回路50の後段に設けられた抵抗162および164からなる分圧回路160と、帰還抵抗70および入力抵抗74(入力抵抗74は帰還抵抗70のn倍の抵抗値を有しているものとする)のそれぞれを介することにより分圧回路160の分圧出力(帰還信号)と入力端子90に入力される信号(入力信号)とを所定の割合で加算する加算回路とを含んで構成されている。
【0027】
帰還抵抗70と直列に接続されたキャパシタ72、および入力抵抗74と入力端子90との間に挿入されたキャパシタ76はともに直流電流を阻止するためのものであり、そのインピーダンスは動作周波数において極めて小さく、すなわち大きな静電容量を有している。
【0028】
図2は、図1に示した前段の移相回路10Cの構成を抜き出して示したものである。同図に示す前段の移相回路10Cは、ゲートが入力端22に接続されたFET12と、このFET12のソース・ドレイン間に直列に接続された抵抗16およびキャパシタ14と、FET12のドレインと正電源との間に接続された抵抗18と、FET12のソースとアースとの間に接続された抵抗20とを含んで構成されている。
【0029】
ここで、上述したFET12のソースおよびドレインに接続された2つの抵抗20、18の抵抗値はほぼ等しく設定されており、入力端22に印加される入力電圧の交流成分に着目すると、位相が一致した信号がFET12のソースから、位相が反転した(位相が180°シフトした)信号がFET12のドレインからそれぞれ出力されるようになっている。
【0030】
なお、図1に示した移相回路10C内の抵抗26は、FET12に適切なバイアス電圧を印加するためのものである。
【0031】
このような構成を有する移相回路10Cにおいて、所定の交流信号が入力端22に入力されると、すなわちFET12のゲートに所定の交流電圧(入力電圧)が印加されると、FET12のソースにはこの入力電圧と同相の交流電圧が現れ、反対にFET12のドレインにはこの入力電圧と逆相であってソースに現れる電圧と振幅が等しい交流電圧が現れる。このソースおよびドレインに現れる交流電圧の振幅をともにEi とする。
【0032】
このFET12のソース・ドレイン間には抵抗16とキャパシタ14とにより構成される直列回路(CR回路)が接続されている。したがって、FET12のソースおよびドレインに現れる電圧のそれぞれを抵抗16あるいはキャパシタ14を介して合成した信号が出力端24から出力される。
【0033】
図3は、前段の移相回路10Cの入出力電圧とキャパシタ等に現れる電圧との関係を示すベクトル図である。
【0034】
FET12のソースとドレインにはそれぞれ入力電圧と同相および逆相であって電圧振幅がEi の交流電圧が現れるため、ソース・ドレイン間の電位差(交流成分)は2Ei となる。また、キャパシタ14の両端に現れる電圧VC1と抵抗16の両端に現れる電圧VR1とは互いに90°位相がずれており、これらをベクトル的に合成したものが、FET12のソース・ドレイン間の電圧2Ei に等しくなる。
【0035】
したがって、図3に示すように、電圧Ei の2倍を斜辺とし、キャパシタ14の両端電圧VC1と抵抗16の両端電圧VR1とが直交する2辺を構成する直角三角形を形成することになる。このため、入力信号の振幅が一定で周波数のみが変化した場合には、図3に示す半円の円周に沿ってキャパシタ14の両端電圧VC1と抵抗16の両端電圧VR1とが変化する。
【0036】
ところで、キャパシタ14と抵抗16の接続点とグランドレベルとの電位差を出力電圧Eo として取り出すものとすると、この出力電圧Eo は、図3に示した半円においてその中心点を始点とし、電圧VC1と電圧VR1とが交差する円周上の一点を終点とするベクトルで表すことができ、その大きさは半円の半径Ei に等しくなる。しかも、入力信号の周波数が変化しても、このベクトルの終点は円周上を移動するだけであるため、周波数に応じて出力振幅が変化しない安定した出力を得ることができる。
【0037】
また、図3から明らかなように、電圧VC1と電圧VR1とは円周上で直角に交わるため、理論的にはFET12のゲートに印加される入力電圧と電圧VC1との位相差は、周波数ωが0から∞まで変化するに従って0°から90°まで変化する。そして、移相回路10C全体の位相シフト量φ1 はその2倍であり、周波数に応じて0°から180°まで変化する。
【0038】
同様に、図4は図1に示した後段の移相回路30Cの構成を抜き出して示したものである。同図に示す後段の移相回路30Cは、ゲートが入力端42に接続されたFET32と、このFET32のソース・ドレイン間に直列に接続されたキャパシタ34および可変抵抗36と、FET32のドレインと正電源との間に接続された抵抗38と、FET32のソースとアースとの間に接続された抵抗40とを含んで構成されている。
【0039】
移相回路10Cと同様に、図4に示したFET32のソースおよびドレインに接続された2つの抵抗40、38の抵抗値はほぼ等しく設定されており、入力端42に印加される入力電圧の交流成分に着目すると、位相が一致した信号がFET32のソースから、位相が反転した信号がFET32のドレインからそれぞれ出力されるようになっている。
【0040】
なお、図1に示した移相回路30C内の抵抗46はFET32に適切なバイアス電圧を印加するためのものであり、移相回路30Cと10Cとの間に設けられたキャパシタ48は、移相回路10Cの出力から直流成分を取り除く直流電流阻止用であり、交流成分のみが移相回路30Cに入力される。
【0041】
このような構成を有する移相回路30Cにおいて、所定の交流信号が入力端42に入力されると、すなわちFET32のゲートに所定の交流電圧(入力電圧)が印加されると、FET32のソースにはこの入力電圧と同相の交流電圧が現れ、反対にFET32のドレインにはこの入力電圧と逆相であってソースに現れる電圧と振幅が等しい交流電圧が現れる。このソースおよびドレインに現れる交流電圧の振幅をともにEi とする。
【0042】
このFET32のソース・ドレイン間にはキャパシタ34と可変抵抗36とにより構成される直列回路が接続されている。したがって、FET32のソースおよびドレインに現れる電圧のそれぞれをキャパシタ34あるいは可変抵抗36を介して合成した信号が出力端44から出力される。
【0043】
図5は、後段の移相回路30Cのキャパシタ等に現れる電圧との関係を示すベクトル図である。
【0044】
FET32のソースとドレインにはそれぞれ入力電圧と同相および逆相であって電圧振幅がEi の交流電圧が現れるため、ソース・ドレイン間の電位差は2Ei となる。また、可変抵抗36の両端に現れる電圧VR2とキャパシタ34の両端に現れる電圧VC2とは互いに90°位相がずれており、これらをベクトル的に加算したものが、FET32のソース・ドレイン間の電位差2Ei に等しくなる。
【0045】
したがって、図5に示すように、電圧Ei の2倍を斜辺とし、可変抵抗36の両端電圧VR2とキャパシタ34の両端電圧VC2とが直交する2辺を構成する直角三角形を形成することになる。このため、入力信号の振幅が一定で周波数のみが変化した場合には、図5に示す半円の円周に沿って可変抵抗36の両端電圧VR2とキャパシタ34の両端電圧VC2とが変化する。
【0046】
可変抵抗36とキャパシタ34の接続点とグランドレベルとの電位差を出力電圧Eo として取り出すものとすると、この出力電圧Eo は、図5に示した半円においてその中心点を始点とし、電圧VR2と電圧VC2とが交差する円周上の一点を終点とするベクトルで表すことができ、その大きさは半円の半径Ei に等しくなる。しかも、入力信号の周波数が変化しても、このベクトルの終点は円周上を移動するだけであるため、周波数に応じて出力振幅が変化しない安定した出力を得ることができる。
【0047】
また、図5から明らかなように、電圧VR2と電圧VC2とは円周上で直角に交わるため、理論的にはFET32のゲートに印加される入力電圧と電圧VR2との位相差は、周波数ωが0から∞まで変化するに従って90°から0°まで変化する。そして、移相回路30C全体の位相シフト量φ2 はその2倍であり、周波数に応じて180°から0°まで変化する。
【0048】
このようにして、2つの移相回路10C、30Cのそれぞれにおいて位相が所定量シフトされる。しかも、図3および図5に示すように、各移相回路10C、30Cのそれぞれにおける入出力電圧の相対的な位相関係は反対方向であって、所定の周波数において2つの移相回路10C、30Cの全体により位相シフト量の合計が360°となる信号が出力される。
【0049】
また、図1に示した非反転回路50は、ドレインと正電源との間に抵抗54が、ソースとアースとの間に抵抗56がそれぞれ接続されたFET52と、ベースがFET52のドレインに接続されているとともにコレクタが抵抗60を介してソースに接続されたトランジスタ58と、FET52に適切なバイアス電圧を印加するための抵抗62とを含んで構成されている。なお、図1に示した非反転回路50の前段に設けられたキャパシタ64は、後段の移相回路30Cの出力から直流成分を取り除く直流電流阻止用であり、交流成分のみが非反転回路50に入力される。
【0050】
FET52は、ゲートに交流信号が入力されると、逆相の信号をドレインから出力する。また、トランジスタ58は、ベースにこの逆相の信号が入力されると、さらに位相を反転した信号、すなわちFET52のゲートに入力された信号の位相を基準に考えると同相の信号をコレクタから出力し、この同相の信号が非反転回路50から出力される。
【0051】
この非反転回路50の出力は、出力端子92から同調増幅器1の出力として取り出されるとともに、この非反転回路50の出力を分圧回路160を通した信号が帰還抵抗70を介して前段の移相回路10Cの入力側に帰還されている。そして、この帰還された信号と入力抵抗74を介して入力される信号とが加算され、この加算された信号の電圧が前段の移相回路10Cの入力端(図2に示した入力端22)に印加されている。
【0052】
また、上述した非反転回路50の増幅度は、上述した抵抗54、56、60の各抵抗値によって決まり、これら各抵抗の抵抗値を調整することにより、図1に示した2つの移相回路10C、30C、分圧回路160および帰還抵抗70を含んで形成される帰還ループのオープンループゲインが1以下になるように設定されている。すなわち、2つの移相回路10C、30Cおよび分圧回路160を通すことにより信号振幅の減衰が生じるが、この減衰分を非反転回路50による増幅で補うことにより、同調増幅器全体の帰還ループのオープンループゲインが1以下になるように設定している。
【0053】
また、同調増幅器1の出力端子92からは、分圧回路160に入力される前の非反転回路50の出力信号が取り出されているため、同調増幅器1自体に利得を持たせることができ、後述する同調動作と同時に信号振幅の増幅が可能となる。
【0054】
図6は、上述した構成を有する2つの移相回路10C、30C、非反転回路50および分圧回路160の全体を伝達関数K1 を有する回路に置き換えたシステム図であり、伝達関数K1 を有する回路と並列に抵抗R0 を有する帰還抵抗70が、直列に帰還抵抗70のn倍の抵抗値(nR0 )を有する入力抵抗74が接続されている。図7は、図6に示すシステムをミラーの定理によって変換したシステム図であり、変換後のシステム全体の伝達関数Aは、
A=Vo /Vi =K1 /{n(1−K1 )+1} ・・・(1)
で表すことができる。
【0055】
ところで、前段の移相回路10Cの伝達関数K2 は、抵抗16とキャパシタ14からなるCR回路の時定数をT(抵抗16の抵抗値をR、キャパシタ14の静電容量をCとするとT=CR)とすると、
K2 =a(1−Ts)/(1+Ts) ・・・(2)
となる。ここで、s=jω、aは移相回路10Cの利得であって1未満の値となる。
【0056】
また、後段の移相回路30Cの伝達関数K3 は、キャパシタ34と可変抵抗36からなるCR回路の時定数をT(可変抵抗36の抵抗値をR、キャパシタ34の静電容量をCとするとT=CR)とすると、
K3 =−a(1−Ts)/(1+Ts) ・・・(3)
となる。ここで、aは移相回路30Cの利得であって1未満の値となる。
【0057】
また、分圧回路160の利得をa(≦1)とするとともに、これら移相回路10C、30Cおよび分圧回路160による信号振幅の減衰分を補うために、非反転回路50の利得を1/aとすると、移相回路10C、30C、非反転回路50および分圧回路160を縦続接続した場合の全体の伝達関数K1 は、
K1 =−{1+(Ts)−2Ts}/{1+(Ts)+2Ts}・・・(4)
となる。なお、計算を簡単なものとするために、各移相回路の時定数T、T をともにTとした。この(4)式を上述した(1)式に代入すると、

Figure 0003628402
となる。
【0058】
この(5)式によれば、ω=0(直流の領域)のときにA=−1/(2n+1)となって、最大減衰量を与えることがわかる。また、ω=∞のときにもA=−1/(2n+1)となって、最大減衰量を与えることがわかる。さらに、ω=1/Tの同調点(各移相回路の時定数が異なる場合には、ω=1/√(T・T )の同調点)においてはA=1であって帰還抵抗70と入力抵抗74の抵抗比nに無関係であることがわかる。換言すれば、図8に示すように、nの値を変化させても同調点がずれることなく、かつ同調点の減衰量も変化しない。
【0059】
しかも、後段の移相回路30C内の可変抵抗36の抵抗値を変えることにより、可変抵抗36とキャパシタ34からなるCR回路の時定数Tを変化させることができ、同調周波数ωをある範囲で任意に変化させることができる。
【0060】
なお、(2)式あるいは(3)式から図3、図5に示したφ1 、φ2 を求めると、
φ1 =tan{2ωT/(1−ω )} ・・・(6)
φ2 =−tan{2ωT/(1−ω )} ・・・(7)
となる。なお、ここでは図3に示したφ1 を基準に考えて、図5に示したφ2 の符号を「−」として表した。
【0061】
例えばT=T(=T)の場合には、ω=1/Tのときに2つの移相回路10C、30Cによる位相シフト量の合計が360°となって上述した同調動作が行われ、このときφ1 =90°、φ2 =−90°となる。
【0062】
ところで、図5では前段の移相回路30Cの入力電圧と同相の電圧Ei よりも出力電圧Eo の方が位相が進んでいるように図示したが、実際には入力信号を基準に考えると出力信号は常に遅れ位相の状態にある。
【0063】
図9は、2つの移相回路10C、30Cに入出力される信号間の位相関係を示す図であり、前段の移相回路10Cに同調周波数と等しい周波数の信号が入力された場合であって、一例として各移相回路10C、30Cの時定数T、Tが等しい場合が示されている。
【0064】
前段の移相回路10Cは、図9(A)に示すように、入力信号S1に対してφ1 (=90°)の位相シフトを行って、出力信号S2を出力している。
【0065】
また、後段の移相回路30Cは、図9(B)に示すように、入力信号S2(前段の移相回路10Cの出力信号と共通)に対してφ2 の位相シフトを行って、出力信号S3を出力している。ここで、出力信号S3は入力信号S2に対して、一見90°位相が進んでいるように見えるが、実際には信号が反転したさらに90°の位相遅れになるので、位相遅れ方向にφ2 ′=270°の位相シフトが行われる。
【0066】
したがって、2つの移相回路10C、30Cを縦続接続した場合には、図9(C)に示すように、上述したφ1 =90°とφ2 ′=270°が足し合わされて、全体として360°の位相シフトが行われる。
【0067】
別の見方をすれば、同調増幅器1に入力される信号の中で2つの移相回路10C、30Cによる位相シフト量の合計が360°以外の周波数成分は閉ループを循環する際に減衰し、位相シフト量の合計が360°となる周波数成分のみが選択、出力されて所定の同調動作が行われる。
【0068】
このように、上述した同調増幅器1によれば、入力抵抗74の抵抗値を可変して帰還抵抗70と入力抵抗74の抵抗比nを変えても同調周波数および同調時の利得が一定であり、最大減衰量のみを変化させることができる。なお、入力抵抗74を可変抵抗ではなく抵抗値が固定の抵抗とし、反対に帰還抵抗70を可変抵抗によって構成し、この帰還抵抗70の抵抗値を可変して上述した抵抗比nを変えるようにしてもよい。
【0069】
また、後段の移相回路30C内の可変抵抗36の抵抗値を変えることにより、キャパシタ34と可変抵抗36からなるCR回路の時定数Tを変化させることができるため、1/√(T)によって算出される同調周波数ωもある範囲で可変することができる。
【0070】
また、最大減衰量は、帰還抵抗70と入力抵抗74の抵抗比nによって決定されるため、移相回路30C内の可変抵抗36の抵抗値を変えて同調周波数を変えた場合であっても、この最大減衰量に影響を与えることはなく、同調周波数や最大減衰量を互いに干渉しあうことなく調整することができる。
【0071】
また、非反転回路50の後段に分圧回路160を接続して、この分圧回路160による分圧出力を帰還信号として用いるとともに分圧前の信号を同調増幅器1の出力として取り出すことにより、同調動作と同時に信号の増幅を行うことができる。
【0072】
また、上述した同調増幅器1は、トランジスタ、キャパシタおよび抵抗を組み合わせて構成しており、どの構成素子も半導体基板上に形成することができることから、同調周波数および最大減衰量を調整し得る同調増幅器1の全体を半導体基板上に形成して集積回路とすることも容易である。
【0073】
なお、上述した同調増幅器1に含まれる非反転回路50は、バイポーラトランジスタ58を含んで構成したが、これをFETに置き換えて、2段のソース接地回路によって構成するようにしてもよい。この場合には、同調増幅器1に使用されるトランジスタの全てがFETで統一されるため、製造プロセスの簡略化が可能となる。
【0074】
〔第2の実施形態〕
上述した第1の実施形態の同調増幅器1は、各移相回路10C、30CをCR回路を含んで構成したが、CR回路を抵抗とインダクタからなるLR回路に置き換えた移相回路を用いて同調増幅器を構成することもできる。
【0075】
図10は、本発明を適用した第2の実施形態の同調増幅器の構成を示す回路図である。同図に示す同調増幅器1Aは、それぞれが入力される交流信号の位相を所定量シフトさせることにより所定の周波数において合計で360°の位相シフトを行う2つの移相回路10L、30Lと、移相回路30Lの出力信号の位相を変えずに所定の増幅度で増幅して出力する非反転回路50と、非反転回路50の後段に設けられた抵抗162および164からなる分圧回路160と、帰還抵抗70および入力抵抗74のそれぞれを介することにより分圧回路160の分圧出力(帰還信号)と入力端子90に入力される信号(入力信号)とを所定の割合で加算する加算回路とを含んで構成されている。同図に示す同調増幅器1Aは、図1に示した同調増幅器1に対して前段の移相回路10Cを移相回路10Lに、後段の移相回路30Cを移相回路30Lにそれぞれ置き換えた構成を有している。
【0076】
図11は、図10に示した前段の移相回路10Lの構成を抜き出して示したものである。同図に示す移相回路10Lは、図2に示した移相回路10C内のキャパシタ14と抵抗16からなるCR回路を、抵抗16とインダクタ17からなるLR回路に置き換えた構成を有している。なお、抵抗16とFET12のドレインとの間に挿入されたキャパシタ19は直流電流阻止用であり、そのインピーダンスは動作周波数において極めて小さく設定され、すなわち大きな静電容量を有している。
【0077】
図12は、移相回路10Lの入出力電圧とインダクタ等に現れる電圧との関係を示すベクトル図である。
【0078】
抵抗16の両端に現れる電圧VR3とインダクタ17の両端に現れる電圧VL1とは互いに90°位相がずれており、これらをベクトル的に合成したものがFET12のソース・ドレイン間の電圧2Ei に等しくなる。したがって、図12に示すように、電圧Ei の2倍を斜辺とし、抵抗16の両端電圧VR3とインダクタ17の両端電圧VL1とが直交する2辺を構成する直角三角形を形成することになる。このため、入力信号の振幅が一定で周波数のみが変化した場合には、図12に示す半円の円周に沿って抵抗16の両端電圧VR3とインダクタ17の両端電圧VL1とが変化する。
【0079】
抵抗16とインダクタ17の接続点とグランドレベルとの電位差を出力電圧Eo として取り出すものとすると、この出力電圧Eo は、図12に示した半円においてその中心点を始点とし、電圧VR3と電圧VL1とが交差する円周上の一点を終点とするベクトルで表すことができ、その大きさは半円の半径Ei に等しくなる。しかも、入力信号の周波数が変化しても、このベクトルの終点は円周上を移動するだけであるため、周波数に応じて出力振幅が変化しない安定した出力を得ることができる。
【0080】
また、図12から明らかなように、電圧VR3と電圧VL1とは円周上で直角に交わるため、理論的にはFET12のゲートに印加される入力電圧と電圧VR3との位相差は、周波数ωが0から∞まで変化するに従って0°から90°まで変化する。そして、移相回路10L全体の位相シフト量φ3 はその2倍であり、周波数に応じて0°から180°まで変化する。
【0081】
また、この位相シフト量φ3 は、抵抗16とインダクタ17により構成されるLR回路の時定数をT(抵抗16の抵抗値をR、インダクタ17のインダクタンスをLとするとT=L/R)とすると、上述した(6)式に示したφ1 と同じとなる。
【0082】
同様に、図13は、図10に示した後段の移相回路30Lの構成を抜き出して示したものである。同図に示す移相回路30Lは、図4に示した移相回路30C内の可変抵抗36とキャパシタ34からなるCR回路を、インダクタ37と可変抵抗36からなるLR回路に置き換えた構成を有している。なお、インダクタ37とFET32のドレインとの間に挿入されたキャパシタ39は直流電流阻止用であり、そのインピーダンスは動作周波数において極めて小さく設定され、すなわち大きな静電容量を有している。
【0083】
図14は、移相回路30Lの入出力電圧とインダクタ等に現れる電圧との関係を示すベクトル図である。
【0084】
インダクタ37の両端に現れる電圧VL2と可変抵抗36の両端に現れる電圧VR4とは互いに90°位相がずれており、これらをベクトル的に合成したものがFET32のソース・ドレイン間の電圧2Ei に等しくなる。したがって、図14に示すように、電圧Ei の2倍を斜辺とし、インダクタ37の両端電圧VL2と可変抵抗36の両端電圧VR4とが直交する2辺を構成する直角三角形を形成することになる。このため、入力信号の振幅が一定で周波数のみが変化した場合には、図14に示す半円の円周に沿ってインダクタ37の両端電圧VL2と可変抵抗36の両端電圧VR4とが変化する。
【0085】
インダクタ37と可変抵抗36の接続点とグランドレベルとの電位差を出力電圧Eo として取り出すものとすると、この出力電圧Eo は、図14に示した半円においてその中心点を始点とし、電圧VL2と電圧VR4とが交差する円周上の一点を終点とするベクトルで表すことができ、その大きさは半円の半径Ei に等しくなる。しかも、入力信号の周波数が変化しても、このベクトルの終点は円周上を移動するだけであるため、周波数に応じて出力振幅が変化しない安定した出力を得ることができる。
【0086】
また、図14から明らかなように、電圧VL2と電圧VR4とは円周上で直角に交わるため、理論的にはFET32のゲートに印加される入力電圧と電圧VL2との位相差は、周波数ωが0から∞まで変化するに従って90°から0°まで変化する。そして、移相回路30L全体の位相シフト量φ4 はその2倍であり、周波数に応じて180°から0°まで変化する。
【0087】
また、この位相シフト量φ4 は、インダクタ37と可変抵抗36により構成されるLR回路の時定数をT(インダクタ37のインダクタンスをL、可変抵抗36の抵抗値をRとするとT=L/R)とすると、上述した(7)式に示したφ2 と同じとなる。
【0088】
このように、図10に示した同調増幅器1Aに含まれる2つの移相回路10L、30Lのそれぞれは、時定数を用いて表すと図1に示した同調増幅器1に含まれる2つの移相回路10C、30Cと等価であり、同調増幅器1Aは同調増幅器1と同様の同調動作および増幅動作が可能となる。
【0089】
また、同調増幅器1Aを構成する2つの移相回路10L、30Lのそれぞれは、各移相回路10L、30Lに含まれるLR回路の時定数によって同調周波数が決まることになるが、各時定数Tは例えばL/Rであって、同調周波数ωは1/T=R/Lに比例する。ここで、LR回路を構成するインダクタは、写真触刻法等により渦巻き形状の導体を半導体基板上に形成することにより実現できるが、このようにして形成したインダクタを用いることにより、同調増幅器の全体を半導体基板上に集積化することができる。
【0090】
但し、この場合にはインダクタが有するインダクタンスが極めて小さくなるため、同調周波数が高くなる。別の見方をすれば、同調増幅器の同調周波数は例えば各移相回路10L、30L内のLR回路の時定数の逆数R/Lに比例し、この中でインダクタンスLは集積化等により小さくすることが容易であるため、上述した同調増幅器1A全体をを集積化することにより同調周波数の高周波化が容易となる。
【0091】
なお、図10に示した同調増幅器1Aは、図1に示した同調増幅器1に含まれる移相回路10C、30Cの両方を等価な移相回路10L、30Lに置き換えて構成したが、同調増幅器1に含まれる移相回路10C、30Cのいずれか一方のみを移相回路10Lあるいは30Lに置き換えて同調増幅器を構成してもよい。特に、このような同調増幅器全体を集積化した場合には、温度変化による同調周波数の変動を防止する、いわゆる温度補償が可能となる。すなわち、CR回路の時定数TはCRであり、LR回路の時定数TはL/Rであって、それぞれにおいて抵抗値Rが分子と分母に分かれるため、集積化によってCR回路およびLR回路を構成する抵抗を半導体材料によって形成するような場合には、これら各抵抗の温度変化に対する同調周波数の変動を抑制する効果がある。
【0092】
〔第3の実施形態〕
上述した第1および第2の実施形態の同調増幅器1、1Aは、互いに移相方向が異なる2つの移相回路を含んで構成したが、基本的に同じ構成を有する2つの移相回路を組み合わせて同調増幅器を構成することもできる。
【0093】
図15は、本発明の第3の実施形態の同調増幅器の構成を示す回路図である。同図に示す同調増幅器1Bは、それぞれが入力される交流信号の位相を所定量シフトさせることにより所定の周波数において合計で180°の位相シフトを行う2つの移相回路10Cおよび10C′と、後段の移相回路10C′の出力信号の位相をさらに反転する位相反転回路80と、位相反転回路80の後段に設けられた抵抗162および164からなる分圧回路160と、帰還抵抗70および入力抵抗74(入力抵抗74は帰還抵抗70の抵抗値のn倍の抵抗値を有しているものとする)のそれぞれを介することにより分圧回路160の分圧出力(帰還信号)と入力端子90に入力される信号(入力信号)とを所定の割合で加算する加算回路とを含んで構成されている。
【0094】
前段の移相回路10Cは、その詳細構成および入出力信号の位相関係は図2および図3を用いて説明した通りであり、例えばキャパシタ14と抵抗16からなるCR回路の時定数をTとすると、ω=1/Tの周波数において位相シフト量φ1 が遅れ位相方向に90°となる。
【0095】
また、後段の移相回路10C′は、上述した前段の移相回路10Cと基本的な構成は同じであり、移相回路10C内の抵抗16を可変抵抗15に置き換えた構成を有している。したがって、例えばキャパシタ14と可変抵抗15からなるCR回路の時定数をTとすると、ω=1/Tの周波数において位相シフトφ1 ′が遅れ位相方向に90°となる。
【0096】
このように、2つの移相回路10Cおよび10C′の全体による遅れ位相方向の位相シフト量の合計が所定の周波数において、φ1 +φ1 ′=90°+90°=180°となる。
【0097】
また、位相反転回路80は、ドレインと正電源との間に抵抗84が、ソースとアースとの間に抵抗86がそれぞれ接続されたFET82と、FET82のゲートに所定のバイアス電圧を印加する抵抗88とを含んで構成されている。FET82のゲートに交流信号が入力されると、FET82のドレインからは位相を反転した逆相の信号が出力される。また、この位相反転回路80は、2つの抵抗84、86の抵抗比によって定まる所定の増幅度を有する。
【0098】
このように、所定の周波数において、2つの移相回路10Cおよび10C′によって位相が180°シフトされ、さらに後段に接続された位相反転回路80によって位相が反転され、これら3つの回路の全体による位相シフト量の合計が360°となる。
【0099】
また、位相反転回路80の出力は出力端子92から同調増幅器1Bの出力として取り出されるとともに、位相反転回路80の出力を分圧回路160を通した信号が帰還抵抗70を介して前段の移相回路10Cの入力側に帰還されている。そして、この帰還される信号と入力抵抗74を介して入力される信号とが加算され、この加算された信号の電圧が前段の移相回路10Cの入力端に印加されている。
【0100】
このように、分圧回路160の出力を帰還抵抗70を介して前段の移相回路10Cの入力側に帰還させ、この帰還信号に入力抵抗74を介して入力した信号を加算するとともに、位相反転回路80の利得と分圧回路160の分圧比を調整して帰還ループのオープンループゲインを1以下に設定することにより、図1に示した同調増幅器1と同様の同調動作および増幅動作を行うことができる。
【0101】
図16は、第3の実施形態の同調増幅器の他の構成を示す回路図である。同図に示す同調増幅器1Cは、それぞれが入力される交流信号の位相を所定量シフトさせることにより所定の周波数において合計で180°の位相シフトを行う2つの移相回路30C′および30Cと、後段の移相回路30Cの出力信号の位相をさらに反転する位相反転回路80と、位相反転回路80の後段に設けられた抵抗162および164からなる分圧回路160と、帰還抵抗70および入力抵抗74のそれぞれを介することにより分圧回路160の分圧出力(帰還信号)と入力端子90に入力される信号(入力信号)とを所定の割合で加算する加算回路とを含んで構成されている。
【0102】
前段の移相回路30C′は、図4に構成を示した移相回路30Cと基本的な構成は同じであり、移相回路30C内の可変抵抗36を抵抗値が固定の抵抗35に置き換えた構成を有している。したがって、例えば、抵抗35とキャパシタ34からなるCR回路の時定数をTとし、ω=1/Tの周波数における移相量φ2 ′を考えると、信号が反転してさらに位相遅れ方向に90°となる。
【0103】
また、後段の移相回路30Cは、その詳細構成および入出力信号の位相関係は図4および図5を用いて説明した通りであり、例えば可変抵抗36とキャパシタ34からなるCR回路の時定数をTとし、ω=1/Tの周波数における移相量φ2 を考えると、信号が反転してさらに位相遅れ方向に90°となる。
【0104】
このように、2つの移相回路30C′および30Cの全体による遅れ位相方向の位相シフト量の合計が所定の周波数において、φ2 ′+φ2 =90°+90°=180°となる。
【0105】
このように、上述した2つの移相回路30C′、30Cを用いた場合であっても、所定の周波数において2つの移相回路30C′および30Cによって位相が180°シフトされ、さらに後段に接続された位相反転回路80によって位相が反転され、これら3つの回路の全体による位相シフト量の合計が360°となる。
【0106】
したがって、上述した同調増幅器1Cは、分圧回路160の出力を帰還抵抗70を介して前段の移相回路30C′の入力側に帰還させ、この帰還信号に入力抵抗74を介して入力した信号を加算するとともに、位相反転回路80の利得と分圧回路160の分圧比を調整して帰還ループのオープンループゲインを1以下に設定することにより、図15に示した同調増幅器1Bと同様の同調動作および増幅動作を行うことができる。
【0107】
なお、図15、図16に示した同調増幅器1B、1Cは、いずれも2つの移相回路をCR回路を含んで構成したが、少なくとも一方をLR回路を含んで構成するようにしてもよい。
【0108】
具体的には、図15に示した同調増幅器1Bにおいて、前段の移相回路10Cを図11に示した移相回路10Lに、あるいは後段の移相回路10C′を図11に示した移相回路10Lの抵抗16を可変抵抗15に変更した移相回路10L′に置き換える。または、2つの移相回路10C、10C′の両方を上述した移相回路10L、10L′に置き換える。
【0109】
また、図16に示した同調増幅器1Cにおいて、前段の移相回路30C′を図13に示した移相回路30Lの可変抵抗36を抵抗値が固定の抵抗35に変更した移相回路30L′に、あるいは後段の移相回路30Cを図13に示した移相回路30Lに置き換える。または、2つの移相回路30C′、30Cの両方を上述した移相回路30L′、30Lに置き換える。
【0110】
特に、両方の移相回路をLR回路を有する移相回路に置き換えた場合には、同調増幅器全体を集積化することにより同調周波数の高周波化が容易となり、一方の移相回路をLR回路を有する移相回路に置き換えた場合には、温度変化による同調周波数の変動を防止する、いわゆる温度補償が可能となる。
【0111】
〔その他の実施形態〕
ところで、上述した各種の同調増幅器1等は、位相シフトに着目すると2つの移相回路と非反転回路あるいは2つの移相回路と位相反転回路によって構成されており、接続された3つの回路の全体によって所定の周波数において合計の位相シフト量を360°にすることにより所定の同調動作を行うようになっている。したがって、位相シフト量だけに着目すると、2つの移相回路のどちらを前段に用いるか、あるいは3つの回路をどのような順番で接続するかはある程度の自由度があり、必要に応じて接続順番を決めることができる。
【0112】
図17は、2つの移相回路と非反転回路50を組み合わせて同調増幅器を構成した場合において、その接続状態を示す図である。なお、これらの図において、帰還側インピーダンス素子70aおよび入力側インピーダンス素子74aは、各同調増幅器の出力信号と入力信号とを所定の割合で加算するためのものであり、最も一般的には図1等に示すように、帰還側インピーダンス素子70aとして帰還抵抗70を、入力側インピーダンス素子74aとして入力抵抗74を使用する。
【0113】
但し、帰還側インピーダンス素子70aおよび入力側インピーダンス素子74aは、それぞれの素子に入力された信号の位相関係を変えることなく加算できればよいことから、帰還側インピーダンス素子70aおよび入力側インピーダンス素子74aをともにキャパシタにより形成したり、抵抗やキャパシタ等を組み合わせてインピーダンスの実数分と虚数分の比を同時に調整しうるようにしてもよい。
【0114】
また、図17および後述する図18に示した同調増幅器の構成には分圧回路160を除いた構成を示したが、実際には最終段の回路のさらに後段にこの分圧回路160を接続し、分圧後の信号を帰還信号として用いるとともに分圧前の信号を出力として取り出せばよい。
【0115】
図17(A)には2つの移相回路の後段に非反転回路50を配置した構成が示されており、図1に示した同調増幅器1や図10に示した同調増幅器1Aに対応している。このように、後段に非反転回路50を配置した場合には、この非反転回路50に出力バッファの機能を持たせることにより、大きな出力電流を取り出すこともできる。
【0116】
図17(B)には2つの移相回路の間に非反転回路50を配置した構成が示されている。このように、中間に非反転回路50を配置した場合には、前段の移相回路と後段の移相回路の相互干渉を完全に防止することができる。
【0117】
図17(C)には2つの移相回路のさらに前段に非反転回路50を配置した構成が示されている。このように、初段に非反転回路50を配置した場合には、前段の移相回路に対する帰還側インピーダンス素子70a等の影響を最小限に抑えることができる。
【0118】
同様に、図18は、2つの移相回路と位相反転回路を組み合わせて同調増幅器を構成した場合において、その接続状態を示す図である。
【0119】
図18(A)には2つの移相回路の後段に位相反転回路80を配置した構成が示されており、図15に示した同調増幅器1Bあるいは図16に示した同調増幅器1Cに対応している。このように、後段に位相反転回路80を配置した場合には、この位相反転回路80に出力バッファの機能を持たせることにより、大きな出力電流を取り出すこともできる。
【0120】
図18(B)には2つの移相回路の間に位相反転回路80を配置した構成が示されており、この場合には2つの移相回路間の相互干渉を完全に防止することができる。図18(C)には2つの移相回路のさらに前段に位相反転回路80を配置した構成が示されており、この場合には前段の移相回路に対する帰還側インピーダンス素子70a等の影響を最小限に抑えることができる。
【0121】
本発明は上述した各種の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【0122】
例えば、上述した各種の同調増幅器に含まれる可変抵抗36等は、半導体基板上に集積化するには接合型あるいはMOS型のFETのチャネルを抵抗体として用いて実現することができる。このようにFETによって可変抵抗を形成した場合には、ゲート電圧を可変することによりソース・ドレイン間の抵抗を変化させることができる。
【0123】
また、上述した可変抵抗74、36等をpチャネルのFETとnチャネルのFETとを並列接続して構成してもよい。このように、2つのFETを組み合わせて可変抵抗を構成することにより、FETの非線形領域の改善を行うことができるため、同調出力の歪みを少なくすることができる。
【0124】
また、上述した各種の同調増幅器においては、一方の移相回路に可変抵抗を含ませておいたが、2つの移相回路の両方に可変抵抗を含ませておいて(例えば図1に示した同調増幅器1において移相回路10C内の抵抗16を可変抵抗15に置き換えて)、2つの移相回路の各位相シフト量を同時に変化させるようにしてもよい。この場合には、同調増幅器全体の同調周波数の変化量、すなわち同調周波数の可変範囲を大きく設定できる利点がある。
【0125】
また、上述した可変抵抗をPINダイオードによって構成し、このPINダイオードに流す電流値を変化させて、両端に現れる抵抗を変化させるようにしてもよい。
【0126】
また、CR回路を有する移相回路においては、各移相回路内のCR回路を構成する抵抗の抵抗値を変化させるのではなく、キャパシタの静電容量を変えることによりCR回路の時定数を変化させ、これにより移相回路の位相シフト量、すなわち同調増幅器の同調周波数を変化させるようにしてもよい。
【0127】
具体的には、CR回路を構成するキャパシタ(例えば図2に示したキャパシタ14)を可変容量ダイオードと直流電流阻止用のキャパシタに置き換える。可変容量ダイオードは、印加する逆バイアス電圧を変えることによりアノード・カソード間の静電容量が変化するものである。このような可変容量ダイオードと抵抗とを直列接続してCR回路を構成することにより、印加する逆バイアス電圧を変えてこのCR回路の時定数を変えることができ、移相回路による位相シフト量を変化させることができる。
【0128】
また、この可変容量ダイオードの代わりに、ゲートに印加する制御電圧に応じてそのゲート容量がある範囲で変更可能なFETを可変容量素子として用いるようにしてもよい。
【0129】
また、上述したように可変抵抗や可変容量素子を用いる場合の他、素子定数が異なる複数の抵抗、キャパシタあるいはインダクタを用意しておいて、スイッチを切り換えることにより、これら複数の素子の中から1つあるいは複数を選ぶようにしてもよい。この場合にはスイッチ切り換えにより接続する素子の個数および接続方法(直列接続、並列接続あるいはこれらの組み合わせ)によって、素子定数を不連続に切り換えることができる。
【0130】
例えば、可変抵抗の代わりに抵抗値がR、2R、4R、…といった2のn乗の系列の複数の抵抗を用意しておいて、1つあるいは任意の複数を選択して直列接続することにより、等間隔の抵抗値の切り換えをより少ない素子で容易に実現することができる。同様に、キャパシタの代わりに静電容量がC、2C、4C、…といった2のn乗の系列の複数のキャパシタを用意しておいて、1つあるいは任意の複数を選択して並列接続することにより、等間隔の静電容量の切り換えをより少ない素子で容易に実現することができる。このため、同調周波数が複数ある回路、例えばAMラジオにこの実施形態の同調増幅器を適用して、複数の放送局から1局を選局して受信するような用途に適している。
【0131】
また、上述した各種の同調増幅器に含まれる2つの移相回路は、接合型のFET12あるいはFET32を用いて構成した場合を図示したが、MOS型のFETにより、あるいはバイポーラトランジスタによって移相回路を構成するようにしてもよい。
【0132】
FETをバイポーラトランジスタに置き換えた移相回路においては、入力信号がベースに入力されたときにベース・エミッタ間で電流が流れるため、エミッタに現れる電圧(交流電圧)とコレクタに現れる電圧(交流電圧)とは正確には同じにはならない。但し、電流増幅度が数十倍から百倍程度である場合には、その差は1%から数%であり、事実上無視することができる。あるいは、エミッタ抵抗よりコレクタ抵抗を若干大きく設定することにより、この差を補正するようにしてもよい。
【0133】
特に、バイポーラトランジスタを用いて移相回路を構成した場合には、動作周波数の上限を高くすることができ、また、ベース・エミッタ間の電位差がFETのゲート・ソース間の電位差よりも小さいため移相回路に入出力される信号振幅の減衰を少なくすることができる。したがって、少なくとも1段目の移相回路をバイポーラトランジスタを用いて構成することが好ましい。但し、2段目の移相回路は高入力インピーダンスにする必要があるため、FETを用いて構成することが好ましい。
【0134】
【発明の効果】
以上の各実施形態に基づく説明から明らかなように、この発明の同調増幅器は、最大減衰量が入力側インピーダンス素子と帰還側インピーダンス素子の抵抗比nによって決まるとともに、同調周波数が各移相回路におけるCR回路やLR回路の時定数によって決まるため、最大減衰量や同調周波数および同調周波数における利得を互いに干渉しあうことなく設定することができる。
【0135】
また、同調増幅器内の2つの移相回路をCR回路を含んで構成した場合には、同調増幅器全体を容易に集積化することができる。同様に、2つの移相回路をLR回路を含んで構成した場合には、集積化によって小さなインダクタを形成することにより容易に同調周波数の高周波化が可能となる。一方の移相回路をCR回路を含んで、他方の移相回路をLR回路を含んで構成した場合には、温度等による特性の変動を防止して特性の安定化が可能となる。
【0136】
また、同調増幅器の出力として分圧回路を通す前の信号を取り出すことにより、同調増幅器に増幅作用を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した第1の実施形態の同調増幅器の構成を示す回路図である。
【図2】図1に示した前段の移相回路の構成を抜き出して示した回路図である。
【図3】前段の移相回路の入出力電圧とキャパシタ等に現れる電圧との関係を示すベクトル図である。
【図4】図1に示した後段の移相回路の構成を抜き出して示した回路図である。
【図5】後段の移相回路の入出力電圧とキャパシタ等に現れる電圧との関係を示すベクトル図である。
【図6】2つの移相回路の全体を所定の伝達関数を有する回路に置き換えた回路図である。
【図7】図6に示す構成をミラーの定理によって変換した回路図である。
【図8】図1に示した同調増幅器の同調特性を示す図である。
【図9】同調増幅器に含まれる2つの移相回路に入出力される信号間の位相関係を示す図である。
【図10】本発明を適用した第2の実施形態の同調増幅器の構成を示す回路図である。
【図11】図10に示した前段の移相回路の構成を抜き出して示した回路図である。
【図12】前段の移相回路の入出力電圧とインダクタ等に現れる電圧との関係を示すベクトル図である。
【図13】図10に示した後段の移相回路の構成を抜き出して示した回路図である。
【図14】後段の移相回路の入出力電圧とインダクタ等に現れる電圧との関係を示すベクトル図である。
【図15】本発明を適用した第3の実施形態の同調増幅器の構成を示す回路図である。
【図16】第3の実施形態の同調増幅器の他の構成を示す回路図である。
【図17】移相回路と非反転回路の接続形態を示す図である。
【図18】移相回路と位相反転回路の接続形態を示す図である。
【図19】従来の同調増幅器における同調周波数、同調周波数における利得、最大減衰量の関係の一例を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
1 同調増幅器
10C、30C 移相回路
12、32、52 FET
14、34 キャパシタ
16、18、20、40、38 抵抗
36 可変抵抗
50 非反転回路
70 帰還抵抗
74 入力抵抗
90 入力端子
92 出力端子
160 分圧回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tuning amplifier that can be easily integrated, and more particularly to a tuning amplifier that can arbitrarily adjust a tuning frequency and a maximum attenuation amount without interfering with each other.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
Conventionally, various amplifier circuits using active elements and reactance elements as tuning amplifiers have been proposed and put into practical use.
[0003]
For example, in a conventional tuning amplifier using LC resonance, the Q and gain depending on the LC circuit change when the tuning frequency is adjusted, and the tuning frequency changes when the maximum attenuation is adjusted. Alternatively, as shown in characteristic curves A and B in FIG. 19, when the maximum attenuation is adjusted, the gain at the tuning frequency changes.
[0004]
As described above, in the conventional tuning amplifier, it is extremely difficult to adjust the tuning frequency, the gain at the tuning frequency, and the maximum attenuation amounts C1 and C2 without interfering with each other. In addition, it has been difficult to form a tuning amplifier that can adjust the tuning frequency and the maximum attenuation amount by an integrated circuit.
[0005]
The present invention was created in view of the above points, and its purpose is suitable for integration, and it is possible to adjust the tuning frequency, the gain at the tuning frequency, and the maximum attenuation without interfering with each other. In particular, it is an object to provide a tuning amplifier that suppresses a change in output amplitude when the tuning frequency is varied.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a tuning amplifier according to claim 1 includes two cascaded all-pass type phase shift circuits, a non-inverting circuit, and a voltage dividing circuit, and a final circuit of the plurality of cascaded circuits. An output circuit that feeds back the output of the stage to the input side of the first stage, adds the feedback signal and the input signal, and inputs them to the circuit of the first stage. Only a signal in the vicinity of a frequency of 360 ° is allowed to pass, and a signal before being input to the voltage dividing circuit is extracted as a tuning output. Here, the all-pass type means that the output signal has a constant amplitude regardless of the frequency of the input signal, and only the phase is shifted.
[0007]
The tuning amplifier according to claim 2 is the tuning amplifier according to claim 1, wherein each of the two phase shift circuits converts the input AC signal into an in-phase AC signal and an anti-phase AC signal, and outputs the converted AC signal. Synthesizing means for synthesizing one of the converted AC signals via a capacitor or inductor and the other AC signal via a resistor, and the amplitude is constant according to the frequency of the input AC signal and only the phase is included. Outputs a signal shifted by a predetermined amount, and the total phase shift amount is 360 ° at a certain frequency by the whole of the two phase shift circuits.
[0008]
A tuned amplifier according to claim 3 is characterized in that in claim 1 or 2,
The adder circuit has a feedback side impedance element and an input side impedance element, and adds the feedback signal and the input signal through each of the feedback side impedance element and the input side impedance element. And
In the conversion means included in each of the two phase shift circuits, resistors having substantially equal resistance values are connected to the source and drain or to the emitter and collector, respectively, and an AC signal is input to the gate or base. A CR circuit comprising the capacitor and the resistor constituting the combining means is connected between the source and drain of the transistor or between the emitter and collector of the transistor,
The method of connecting the capacitor and the resistor constituting the CR circuit is reversed in the two phase shift circuits.
[0009]
Here, each of the feedback-side impedance element and the input-side impedance element is most commonly a resistor. However, by combining elements such as a resistor and a capacitor, the ratios of the real component and the imaginary component of the impedance are the same. You may form so that it may become.
[0010]
A tuned amplifier according to claim 4 is characterized in that in claim 1 or 2,
The adder circuit has a feedback side impedance element and an input side impedance element, and adds the feedback signal and the input signal through each of the feedback side impedance element and the input side impedance element. And
In the conversion means included in each of the two phase shift circuits, resistors having substantially equal resistance values are connected to the source and drain or to the emitter and collector, respectively, and an AC signal is input to the gate or base. An LR circuit composed of the inductor and the resistor constituting the synthesis means is connected between the source and drain of the transistor or between the emitter and collector of the transistor,
The connection method of the inductor and the resistor constituting the LR circuit is reversed in the two phase shift circuits.
[0011]
A tuned amplifier according to claim 5 is characterized in that in claim 1 or 2,
The adder circuit has a feedback side impedance element and an input side impedance element, and adds the feedback signal and the input signal through each of the feedback side impedance element and the input side impedance element. And
In one of the two phase shift circuits, the conversion means is connected to a source and a drain or to an emitter and a collector, respectively, and a resistor having an approximately equal resistance value, and an AC signal is input to the gate or base. A CR circuit comprising the capacitor and the resistor constituting the combining means is connected between the source and drain or between the emitter and collector of the transistor,
In the other of the two phase shift circuits, the conversion means is connected to a source and a drain or to an emitter and a collector, respectively, and a resistor having an approximately equal resistance value, and an AC signal is input to the gate or base. An LR circuit comprising the inductor and the resistor constituting the combining means is connected between the source and drain or between the emitter and collector of the transistor,
The reactance element formed of the capacitor or the inductor and the resistor are connected in the opposite manner in the two phase shift circuits.
[0012]
The tuned amplifier according to claim 6 includes two cascaded all-pass type phase shift circuits, phase inverting circuits, and voltage dividing circuits, and outputs of the final stages of the plurality of cascaded circuits on the input side of the first stage. An adder circuit that feeds back and adds the feedback signal and the input signal to the first stage circuit, and only the signals in the vicinity of the frequency at which the total phase shift amount is 180 ° by the whole of the two phase shift circuits. And a signal before being input to the voltage dividing circuit is taken out as a tuning output.
[0013]
A tuning amplifier according to a seventh aspect is the tuning amplifier according to the sixth aspect, wherein each of the two phase-shift circuits converts the input AC signal into an in-phase AC signal and an anti-phase AC signal and outputs the converted AC signal. Synthesizing means for synthesizing one of the converted AC signals via a capacitor or inductor and the other AC signal via a resistor, and the amplitude is constant according to the frequency of the input AC signal and only the phase is included. Outputs a signal shifted by a predetermined amount, and the total phase shift amount is 180 ° at a certain frequency by the whole of the two phase shift circuits.
[0014]
A tuned amplifier according to claim 8 is characterized in that in claim 6 or 7,
The adder circuit has a feedback side impedance element and an input side impedance element, and adds the feedback signal and the input signal through each of the feedback side impedance element and the input side impedance element. And
In the conversion means included in each of the two phase shift circuits, resistors having substantially equal resistance values are connected to the source and drain or to the emitter and collector, respectively, and an AC signal is input to the gate or base. A CR circuit comprising the capacitor and the resistor constituting the combining means is connected between the source and drain of the transistor or between the emitter and collector of the transistor,
The capacitor and the resistor constituting the CR circuit are connected in the same manner in the two phase shift circuits.
[0015]
A tuned amplifier according to claim 9 is characterized in that in claim 6 or 7,
The adder circuit has a feedback side impedance element and an input side impedance element, and adds the feedback signal and the input signal through each of the feedback side impedance element and the input side impedance element. And
In the conversion means included in each of the two phase shift circuits, resistors having substantially equal resistance values are connected to the source and drain or to the emitter and collector, respectively, and an AC signal is input to the gate or base. An LR circuit composed of the inductor and the resistor constituting the synthesis means is connected between the source and drain of the transistor or between the emitter and collector of the transistor,
The inductors and the resistors constituting the LR circuit are connected in the same manner in the two phase shift circuits.
[0016]
A tuned amplifier according to claim 10 according to claim 6 or 7,
The adder circuit has a feedback side impedance element and an input side impedance element, and adds the feedback signal and the input signal through each of the feedback side impedance element and the input side impedance element. And
In one of the two phase shift circuits, the conversion means is connected to a source and a drain or to an emitter and a collector, respectively, and a resistor having an approximately equal resistance value, and an AC signal is input to the gate or base. A CR circuit comprising the capacitor and the resistor constituting the combining means is connected between the source and drain or between the emitter and collector of the transistor,
In the other of the two phase shift circuits, the conversion means is connected to a source and a drain or to an emitter and a collector, respectively, and a resistor having an approximately equal resistance value, and an AC signal is input to the gate or base. An LR circuit comprising the inductor and the resistor constituting the combining means is connected between the source and drain or between the emitter and collector of the transistor,
It is characterized in that the reactance element composed of the capacitor or the inductor and the resistor are connected in the same manner in the two phase shift circuits.
[0017]
A tuning amplifier according to an eleventh aspect is characterized in that in any one of the first to tenth aspects, a tuning frequency is varied by changing a phase shift amount of at least one of the two phase shift circuits.
[0018]
A tuning amplifier according to a twelfth aspect of the present invention is the tuning amplifier according to any one of the third to fifth and eighth to tenth aspects, wherein a tuning frequency is changed by changing a time constant of the CR circuit or the LR circuit included in at least one of the two phase shift circuits. Is variable.
[0019]
A tuned amplifier according to a thirteenth aspect is characterized in that, in the twelfth aspect, a resistor included in the CR circuit or the LR circuit is formed by a variable resistor, and a resistance value of the variable resistor is changed.
[0020]
The tuned amplifier of claim 14 is characterized in that, in claim 13, the variable resistor is formed of an FET, and the channel resistance between the source and the drain is changed by changing the gate voltage.
[0021]
The tuned amplifier according to claim 15 is the tuned amplifier according to claim 13, wherein the variable resistor is formed by connecting a p-channel FET and an n-channel FET in parallel, and each FET connected in parallel by changing a gate voltage is provided. The channel resistance is changed.
[0022]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect, the capacitor included in the CR circuit is formed by a variable capacitance element, and the capacitance of the variable capacitance element is changed.
[0023]
A tuned amplifier according to claim 17 is the tuned amplifier according to any one of claims 3 to 5 and 8 to 10, wherein the feedback side impedance element and the input side impedance element are resistors, and at least one of the resistance values is varied to maximize attenuation. It is characterized by changing the amount.
[0024]
A tuned amplifier according to an eighteenth aspect is characterized in that in any one of the first to seventeenth aspects, the components are integrally formed on a semiconductor substrate.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a tuning amplifier according to an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
[0026]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a tuning amplifier according to a first embodiment to which the present invention is applied. The tuning amplifier 1 shown in the figure includes two phase shift circuits 10C and 30C that perform a total phase shift of 360 ° at a predetermined frequency by shifting the phase of an AC signal to be input by a predetermined amount, and a phase shift A non-inverting circuit 50 that amplifies and outputs with a predetermined amplification without changing the phase of the output signal of the circuit 30C, a voltage dividing circuit 160 including resistors 162 and 164 provided at the subsequent stage of the non-inverting circuit 50, and feedback A voltage dividing output (feedback signal) of the voltage dividing circuit 160 and an input terminal through each of the resistor 70 and the input resistor 74 (the input resistor 74 has a resistance value n times that of the feedback resistor 70). And an addition circuit for adding a signal (input signal) inputted to 90 at a predetermined ratio.
[0027]
The capacitor 72 connected in series with the feedback resistor 70 and the capacitor 76 inserted between the input resistor 74 and the input terminal 90 are both for blocking DC current, and the impedance thereof is extremely small at the operating frequency. That is, it has a large capacitance.
[0028]
FIG. 2 shows an extracted configuration of the preceding phase shift circuit 10C shown in FIG. The phase-shift circuit 10C in the preceding stage shown in the figure includes an FET 12 whose gate is connected to the input terminal 22, a resistor 16 and a capacitor 14 connected in series between the source and drain of the FET 12, the drain of the FET 12, and a positive power source. And a resistor 18 connected between the source of the FET 12 and the ground.
[0029]
Here, the resistance values of the two resistors 20 and 18 connected to the source and drain of the FET 12 described above are set to be substantially equal, and the phase is matched when focusing on the AC component of the input voltage applied to the input terminal 22. The output signal is output from the source of the FET 12 and the signal whose phase is inverted (the phase is shifted by 180 °) is output from the drain of the FET 12.
[0030]
The resistor 26 in the phase shift circuit 10C shown in FIG. 1 is for applying an appropriate bias voltage to the FET 12.
[0031]
In the phase shift circuit 10C having such a configuration, when a predetermined AC signal is input to the input terminal 22, that is, when a predetermined AC voltage (input voltage) is applied to the gate of the FET 12, the source of the FET 12 is An AC voltage having the same phase as the input voltage appears, and on the other hand, an AC voltage having the same amplitude as that of the voltage appearing at the source and opposite in phase to the input voltage appears at the drain of the FET 12. The amplitude of the AC voltage appearing at the source and the drain is assumed to be Ei.
[0032]
A series circuit (CR circuit) composed of a resistor 16 and a capacitor 14 is connected between the source and drain of the FET 12. Therefore, a signal obtained by synthesizing each of the voltages appearing at the source and drain of the FET 12 via the resistor 16 or the capacitor 14 is output from the output terminal 24.
[0033]
FIG. 3 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of the preceding phase shift circuit 10C and the voltage appearing in the capacitor or the like.
[0034]
Since an AC voltage having the same phase and opposite phase as the input voltage and having a voltage amplitude of Ei appears at the source and drain of the FET 12, the potential difference (AC component) between the source and drain becomes 2Ei. Further, the voltage VC1 appearing at both ends of the capacitor 14 and the voltage VR1 appearing at both ends of the resistor 16 are out of phase with each other by 90 °, and the vector combination of these voltages is the voltage 2Ei between the source and drain of the FET 12. Will be equal.
[0035]
Therefore, as shown in FIG. 3, a right triangle that forms two sides in which the voltage VC1 across the capacitor 14 and the voltage VR1 across the resistor 16 are orthogonal to each other is formed with twice the voltage Ei as the hypotenuse. For this reason, when the amplitude of the input signal is constant and only the frequency changes, the both-ends voltage VC1 of the capacitor 14 and the both-ends voltage VR1 of the resistor 16 change along the circumference of the semicircle shown in FIG.
[0036]
If the potential difference between the connection point of the capacitor 14 and the resistor 16 and the ground level is taken out as the output voltage Eo, the output voltage Eo starts from the center point in the semicircle shown in FIG. It can be expressed by a vector whose end point is one point on the circumference where the voltage VR1 intersects, and its magnitude is equal to the radius Ei of the semicircle. Moreover, even if the frequency of the input signal changes, the end point of this vector only moves on the circumference, so that a stable output whose output amplitude does not change according to the frequency can be obtained.
[0037]
Further, as apparent from FIG. 3, since the voltage VC1 and the voltage VR1 intersect at right angles on the circumference, the phase difference between the input voltage applied to the gate of the FET 12 and the voltage VC1 is theoretically the frequency ω. As 0 changes from 0 to ∞, it changes from 0 ° to 90 °. The phase shift amount φ1 of the entire phase shift circuit 10C is twice that, and varies from 0 ° to 180 ° depending on the frequency.
[0038]
Similarly, FIG. 4 shows an extracted configuration of the subsequent phase shift circuit 30C shown in FIG. The latter-stage phase shift circuit 30C shown in the figure includes an FET 32 whose gate is connected to the input terminal 42, a capacitor 34 and a variable resistor 36 connected in series between the source and drain of the FET 32, and a drain and a positive electrode of the FET 32. The resistor 38 is connected between the power source and the resistor 40 is connected between the source of the FET 32 and the ground.
[0039]
Similar to the phase shift circuit 10C, the resistance values of the two resistors 40 and 38 connected to the source and drain of the FET 32 shown in FIG. 4 are set to be substantially equal, and the AC of the input voltage applied to the input terminal 42 is set. Focusing on the components, a signal having the same phase is output from the source of the FET 32, and a signal having an inverted phase is output from the drain of the FET 32.
[0040]
The resistor 46 in the phase shift circuit 30C shown in FIG. 1 is for applying an appropriate bias voltage to the FET 32, and the capacitor 48 provided between the phase shift circuits 30C and 10C This is for blocking direct current from the output of the circuit 10C, and only the alternating current component is input to the phase shift circuit 30C.
[0041]
In the phase shift circuit 30C having such a configuration, when a predetermined AC signal is input to the input terminal 42, that is, when a predetermined AC voltage (input voltage) is applied to the gate of the FET 32, the source of the FET 32 is An AC voltage having the same phase as the input voltage appears. On the other hand, an AC voltage having the same amplitude as that of the voltage appearing at the source and opposite in phase to the input voltage appears at the drain of the FET 32. The amplitude of the AC voltage appearing at the source and the drain is assumed to be Ei.
[0042]
A series circuit including a capacitor 34 and a variable resistor 36 is connected between the source and drain of the FET 32. Therefore, a signal obtained by synthesizing the voltages appearing at the source and drain of the FET 32 via the capacitor 34 or the variable resistor 36 is output from the output terminal 44.
[0043]
FIG. 5 is a vector diagram showing the relationship with the voltage appearing in the capacitor and the like of the subsequent phase shift circuit 30C.
[0044]
Since an AC voltage having the same phase and opposite phase as the input voltage and voltage amplitude Ei appears at the source and drain of the FET 32, the potential difference between the source and drain becomes 2Ei. Further, the voltage VR2 appearing at both ends of the variable resistor 36 and the voltage VC2 appearing at both ends of the capacitor 34 are out of phase with each other by 90 °, and the vector addition of these is the potential difference 2Ei between the source and drain of the FET 32. Is equal to
[0045]
Therefore, as shown in FIG. 5, a right-angled triangle that forms two sides where the voltage VR2 across the variable resistor 36 and the voltage VC2 across the capacitor 34 are orthogonal to each other is formed with twice the voltage Ei as the hypotenuse. For this reason, when the amplitude of the input signal is constant and only the frequency changes, the voltage VR2 across the variable resistor 36 and the voltage VC2 across the capacitor 34 change along the circumference of the semicircle shown in FIG.
[0046]
If the potential difference between the connection point of the variable resistor 36 and the capacitor 34 and the ground level is taken out as the output voltage Eo, the output voltage Eo starts from the center point in the semicircle shown in FIG. It can be represented by a vector whose end point is one point on the circumference where VC2 intersects, and its size is equal to the radius Ei of the semicircle. Moreover, even if the frequency of the input signal changes, the end point of this vector only moves on the circumference, so that a stable output whose output amplitude does not change according to the frequency can be obtained.
[0047]
Further, as apparent from FIG. 5, since the voltage VR2 and the voltage VC2 intersect at right angles on the circumference, the phase difference between the input voltage applied to the gate of the FET 32 and the voltage VR2 is theoretically the frequency ω. Changes from 90 ° to 0 ° as 0 changes from 0 to ∞. The phase shift amount φ2 of the entire phase shift circuit 30C is twice that and changes from 180 ° to 0 ° depending on the frequency.
[0048]
In this way, the phase is shifted by a predetermined amount in each of the two phase shift circuits 10C and 30C. Moreover, as shown in FIGS. 3 and 5, the relative phase relationship of the input / output voltages in each of the phase shift circuits 10C and 30C is in the opposite direction, and the two phase shift circuits 10C and 30C at a predetermined frequency. As a result, a signal having a total phase shift amount of 360 ° is output.
[0049]
Further, the non-inverting circuit 50 shown in FIG. 1 has an FET 52 in which a resistor 54 is connected between the drain and the positive power supply, a resistor 56 is connected between the source and the ground, and a base is connected to the drain of the FET 52. And a transistor 58 whose collector is connected to the source via a resistor 60, and a resistor 62 for applying an appropriate bias voltage to the FET 52. Note that the capacitor 64 provided in the front stage of the non-inverting circuit 50 shown in FIG. 1 is for DC current blocking that removes a DC component from the output of the subsequent phase shift circuit 30C, and only the AC component is supplied to the non-inverting circuit 50. Entered.
[0050]
When an AC signal is input to the gate of the FET 52, a reverse phase signal is output from the drain. In addition, when the signal of the opposite phase is input to the base, the transistor 58 outputs a signal of the same phase from the collector when the signal is further inverted, that is, based on the phase of the signal input to the gate of the FET 52. The in-phase signal is output from the non-inverting circuit 50.
[0051]
The output of the non-inverting circuit 50 is taken out from the output terminal 92 as the output of the tuning amplifier 1, and a signal obtained by passing the output of the non-inverting circuit 50 through the voltage dividing circuit 160 through the feedback resistor 70 is shifted to the previous phase. It is fed back to the input side of the circuit 10C. Then, the fed back signal and the signal input via the input resistor 74 are added, and the voltage of the added signal is input to the input terminal (the input terminal 22 shown in FIG. 2) of the preceding phase shift circuit 10C. Is applied.
[0052]
The amplification degree of the non-inverting circuit 50 described above is determined by the resistance values of the resistors 54, 56, and 60 described above, and the two phase shift circuits shown in FIG. 1 are adjusted by adjusting the resistance values of these resistors. The open loop gain of the feedback loop formed including 10C, 30C, the voltage dividing circuit 160, and the feedback resistor 70 is set to be 1 or less. That is, the signal amplitude is attenuated by passing through the two phase shift circuits 10C and 30C and the voltage dividing circuit 160. By compensating for this attenuation by amplification by the non-inverting circuit 50, the feedback loop of the entire tuning amplifier is opened. The loop gain is set to be 1 or less.
[0053]
Further, since the output signal of the non-inverting circuit 50 before being input to the voltage dividing circuit 160 is taken out from the output terminal 92 of the tuning amplifier 1, the gain of the tuning amplifier 1 itself can be given. The signal amplitude can be amplified simultaneously with the tuning operation.
[0054]
FIG. 6 is a system diagram in which the entire two phase shift circuits 10C, 30C, non-inverting circuit 50, and voltage dividing circuit 160 having the above-described configuration are replaced with a circuit having a transfer function K1, and a circuit having a transfer function K1. A feedback resistor 70 having a resistance R0 is connected in parallel with an input resistor 74 having a resistance value (nR0) n times that of the feedback resistor 70 in series. FIG. 7 is a system diagram in which the system shown in FIG. 6 is converted by Miller's theorem, and the transfer function A of the entire system after conversion is
A = Vo / Vi = K1 / {n (1-K1) +1} (1)
Can be expressed as
[0055]
By the way, the transfer function K2 of the preceding phase shift circuit 10C is the time constant of the CR circuit composed of the resistor 16 and the capacitor 14 as T1(If the resistance value of the resistor 16 is R and the capacitance of the capacitor 14 is C, T1= CR)
K2 = a1(1-T1s) / (1 + T1s) (2)
It becomes. Where s = jω, a1Is the gain of the phase shift circuit 10C and is a value less than one.
[0056]
Further, the transfer function K3 of the phase shift circuit 30C at the subsequent stage is obtained by setting the time constant of the CR circuit composed of the capacitor 34 and the variable resistor 36 to T2(When the resistance value of the variable resistor 36 is R and the capacitance of the capacitor 34 is C, T2= CR)
K3 = -a2(1-T2s) / (1 + T2s) (3)
It becomes. Where a2Is the gain of the phase shift circuit 30C and is a value less than one.
[0057]
Further, the gain of the voltage dividing circuit 160 is set to a3(≦ 1), and in order to compensate for the attenuation of the signal amplitude by the phase shift circuits 10C and 30C and the voltage dividing circuit 160, the gain of the non-inverting circuit 50 is set to 1 / a1a2a3Then, the overall transfer function K1 when the phase shift circuits 10C and 30C, the non-inverting circuit 50, and the voltage dividing circuit 160 are connected in cascade is
K1 =-{1+ (Ts)2-2Ts} / {1+ (Ts)2+ 2Ts} (4)
It becomes. In order to simplify the calculation, the time constant T of each phase shift circuit1, T2  Both are T. Substituting this equation (4) into the above equation (1),
Figure 0003628402
It becomes.
[0058]
According to the equation (5), it can be seen that when ω = 0 (DC region), A = −1 / (2n + 1), and the maximum attenuation is given. Further, it can be seen that even when ω = ∞, A = −1 / (2n + 1), which gives the maximum attenuation. Further, the tuning point of ω = 1 / T (when the time constants of the phase shift circuits are different, ω = 1 / √ (T1・ T2  It can be seen that A = 1 at the tuning point)) and is independent of the resistance ratio n of the feedback resistor 70 and the input resistor 74. In other words, as shown in FIG. 8, even if the value of n is changed, the tuning point is not shifted and the attenuation at the tuning point is not changed.
[0059]
In addition, by changing the resistance value of the variable resistor 36 in the subsequent phase shift circuit 30C, the time constant T of the CR circuit composed of the variable resistor 36 and the capacitor 34 is obtained.2The tuning frequency ω can be arbitrarily changed within a certain range.
[0060]
When φ1 and φ2 shown in FIGS. 3 and 5 are obtained from the equation (2) or (3),
φ1 = tan {2ωT1/ (1-ω2T1 2)} (6)
φ2 = -tan {2ωT2/ (1-ω2T2 2)} (7)
It becomes. Here, with reference to φ1 shown in FIG. 3, the symbol of φ2 shown in FIG. 5 is represented as “−”.
[0061]
For example, T1= T2In the case of (= T), when ω = 1 / T, the total phase shift amount by the two phase shift circuits 10C and 30C is 360 °, and the above-described tuning operation is performed. At this time, φ1 = 90 °, φ2 = -90 °.
[0062]
Incidentally, in FIG. 5, the output voltage Eo is shown as being advanced in phase than the voltage Ei having the same phase as the input voltage of the preceding phase shift circuit 30C. Is always in a delayed phase.
[0063]
FIG. 9 is a diagram illustrating a phase relationship between signals input to and output from the two phase shift circuits 10C and 30C, in which a signal having a frequency equal to the tuning frequency is input to the previous phase shift circuit 10C. As an example, the time constant T of each phase shift circuit 10C, 30C1, T2The case where is equal is shown.
[0064]
As shown in FIG. 9A, the preceding phase shift circuit 10C performs a phase shift of φ1 (= 90 °) on the input signal S1 and outputs an output signal S2.
[0065]
Further, as shown in FIG. 9B, the rear-stage phase shift circuit 30C shifts the phase of φ2 with respect to the input signal S2 (common with the output signal of the previous-stage phase shift circuit 10C), and outputs the output signal S3. Is output. Here, the output signal S3 seems to be 90 ° out of phase with respect to the input signal S2, but in reality, the output signal S3 is further 90 ° out of phase with the inverted signal. = 270 ° phase shift is performed.
[0066]
Therefore, when the two phase shift circuits 10C and 30C are connected in cascade, as shown in FIG. 9C, the above-described φ1 = 90 ° and φ2 ′ = 270 ° are added, and 360 ° as a whole. A phase shift is performed.
[0067]
From another viewpoint, in the signal input to the tuning amplifier 1, frequency components whose total phase shift amount by the two phase shift circuits 10C and 30C is other than 360 ° are attenuated when circulating through the closed loop, Only frequency components with a total shift amount of 360 ° are selected and output, and a predetermined tuning operation is performed.
[0068]
Thus, according to the tuning amplifier 1 described above, even if the resistance value of the input resistor 74 is varied to change the resistance ratio n between the feedback resistor 70 and the input resistor 74, the tuning frequency and the gain during tuning are constant. Only the maximum attenuation can be changed. The input resistor 74 is not a variable resistor but a resistor having a fixed resistance value. Conversely, the feedback resistor 70 is formed of a variable resistor, and the resistance ratio n is changed by changing the resistance value of the feedback resistor 70. May be.
[0069]
Further, by changing the resistance value of the variable resistor 36 in the subsequent phase shift circuit 30C, the time constant T of the CR circuit including the capacitor 34 and the variable resistor 36 is obtained.21 / √ (T1T2) Can also be varied within a certain range.
[0070]
Further, since the maximum attenuation is determined by the resistance ratio n of the feedback resistor 70 and the input resistor 74, even if the tuning frequency is changed by changing the resistance value of the variable resistor 36 in the phase shift circuit 30C, The maximum attenuation is not affected, and the tuning frequency and the maximum attenuation can be adjusted without interfering with each other.
[0071]
Further, the voltage dividing circuit 160 is connected to the subsequent stage of the non-inverting circuit 50, and the divided output from the voltage dividing circuit 160 is used as a feedback signal, and the signal before voltage division is taken out as the output of the tuning amplifier 1, thereby tuning. Signal amplification can be performed simultaneously with operation.
[0072]
The above-described tuning amplifier 1 is configured by combining a transistor, a capacitor, and a resistor, and any component can be formed on a semiconductor substrate. Therefore, the tuning amplifier 1 can adjust the tuning frequency and the maximum attenuation. It is easy to form an integrated circuit on the semiconductor substrate to form an integrated circuit.
[0073]
Although the non-inverting circuit 50 included in the tuning amplifier 1 described above includes the bipolar transistor 58, it may be configured by a two-stage source grounded circuit instead of the FET. In this case, since all the transistors used in the tuning amplifier 1 are unified by the FET, the manufacturing process can be simplified.
[0074]
[Second Embodiment]
In the tuning amplifier 1 of the first embodiment described above, each of the phase shift circuits 10C and 30C includes a CR circuit, but is tuned by using a phase shift circuit in which the CR circuit is replaced with an LR circuit composed of a resistor and an inductor. An amplifier can also be constructed.
[0075]
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a tuning amplifier according to the second embodiment to which the present invention is applied. The tuning amplifier 1A shown in the figure includes two phase shift circuits 10L and 30L that perform a total phase shift of 360 ° at a predetermined frequency by shifting the phase of the AC signal to be input by a predetermined amount, and a phase shift A non-inverting circuit 50 that amplifies and outputs with a predetermined amplification without changing the phase of the output signal of the circuit 30L, a voltage dividing circuit 160 including resistors 162 and 164 provided at the subsequent stage of the non-inverting circuit 50, and feedback And an adder circuit that adds the divided output (feedback signal) of the voltage dividing circuit 160 and the signal (input signal) input to the input terminal 90 at a predetermined ratio through each of the resistor 70 and the input resistor 74. It consists of The tuning amplifier 1A shown in the figure has a configuration in which the preceding phase shift circuit 10C is replaced with a phase shift circuit 10L and the subsequent phase shift circuit 30C is replaced with a phase shift circuit 30L with respect to the tuning amplifier 1 shown in FIG. Have.
[0076]
FIG. 11 shows an extracted configuration of the previous phase shift circuit 10L shown in FIG. The phase shift circuit 10L shown in the figure has a configuration in which the CR circuit composed of the capacitor 14 and the resistor 16 in the phase shift circuit 10C shown in FIG. 2 is replaced with an LR circuit composed of the resistor 16 and the inductor 17. . The capacitor 19 inserted between the resistor 16 and the drain of the FET 12 is for DC current blocking, and its impedance is set to be extremely small at the operating frequency, that is, has a large capacitance.
[0077]
FIG. 12 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of the phase shift circuit 10L and the voltage appearing in the inductor or the like.
[0078]
The voltage VR3 appearing at both ends of the resistor 16 and the voltage VL1 appearing at both ends of the inductor 17 are out of phase with each other by 90 °, and the vector combination of these is equal to the voltage 2Ei between the source and drain of the FET 12. Accordingly, as shown in FIG. 12, a right triangle that forms two sides where the voltage VR3 of the resistor 16 and the voltage VL1 of the inductor 17 are orthogonal to each other is formed with twice the voltage Ei as the hypotenuse. For this reason, when the amplitude of the input signal is constant and only the frequency changes, the both-ends voltage VR3 of the resistor 16 and the both-ends voltage VL1 of the inductor 17 change along the circumference of the semicircle shown in FIG.
[0079]
If the potential difference between the connection point of the resistor 16 and the inductor 17 and the ground level is taken out as the output voltage Eo, the output voltage Eo starts from the center point in the semicircle shown in FIG. 12, and the voltage VR3 and the voltage VL1. Can be represented by a vector whose end point is a point on the circumference where and intersects with the radius Ei of the semicircle. Moreover, even if the frequency of the input signal changes, the end point of this vector only moves on the circumference, so that a stable output whose output amplitude does not change according to the frequency can be obtained.
[0080]
As apparent from FIG. 12, since the voltage VR3 and the voltage VL1 intersect at right angles on the circumference, the phase difference between the input voltage applied to the gate of the FET 12 and the voltage VR3 is theoretically the frequency ω. As 0 changes from 0 to ∞, it changes from 0 ° to 90 °. The phase shift amount φ3 of the entire phase shift circuit 10L is twice that, and changes from 0 ° to 180 ° depending on the frequency.
[0081]
Further, this phase shift amount φ3 is obtained by setting the time constant of the LR circuit constituted by the resistor 16 and the inductor 17 to T1(If the resistance value of the resistor 16 is R and the inductance of the inductor 17 is L, T1= L / R), it is the same as φ1 shown in the above-described equation (6).
[0082]
Similarly, FIG. 13 shows an extracted configuration of the latter-stage phase shift circuit 30L shown in FIG. The phase shift circuit 30L shown in the figure has a configuration in which the CR circuit composed of the variable resistor 36 and the capacitor 34 in the phase shift circuit 30C shown in FIG. 4 is replaced with an LR circuit composed of the inductor 37 and the variable resistor 36. ing. The capacitor 39 inserted between the inductor 37 and the drain of the FET 32 is for DC current blocking, and its impedance is set to be extremely small at the operating frequency, that is, has a large capacitance.
[0083]
FIG. 14 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of the phase shift circuit 30L and the voltage appearing in the inductor or the like.
[0084]
The voltage VL2 appearing at both ends of the inductor 37 and the voltage VR4 appearing at both ends of the variable resistor 36 are out of phase with each other by 90 °. . Accordingly, as shown in FIG. 14, a right triangle that forms two sides where the voltage VL2 across the inductor 37 and the voltage VR4 across the variable resistor 36 are orthogonal is formed with twice the voltage Ei as the hypotenuse. Therefore, when the amplitude of the input signal is constant and only the frequency changes, the both-ends voltage VL2 of the inductor 37 and the both-ends voltage VR4 of the variable resistor 36 change along the circumference of the semicircle shown in FIG.
[0085]
Assuming that the potential difference between the connection point of the inductor 37 and the variable resistor 36 and the ground level is taken out as the output voltage Eo, the output voltage Eo starts from the center point in the semicircle shown in FIG. It can be represented by a vector whose end point is one point on the circumference where VR4 intersects, and its size is equal to the radius Ei of the semicircle. Moreover, even if the frequency of the input signal changes, the end point of this vector only moves on the circumference, so that a stable output whose output amplitude does not change according to the frequency can be obtained.
[0086]
Further, as apparent from FIG. 14, since the voltage VL2 and the voltage VR4 intersect at right angles on the circumference, the phase difference between the input voltage applied to the gate of the FET 32 and the voltage VL2 is theoretically the frequency ω. Changes from 90 ° to 0 ° as 0 changes from 0 to ∞. The phase shift amount φ4 of the entire phase shift circuit 30L is twice that and changes from 180 ° to 0 ° depending on the frequency.
[0087]
Further, the phase shift amount φ4 is obtained by setting the time constant of the LR circuit constituted by the inductor 37 and the variable resistor 36 to T2(If the inductance of the inductor 37 is L and the resistance value of the variable resistor 36 is R, T2= L / R), it is the same as φ2 shown in the above equation (7).
[0088]
As described above, each of the two phase shift circuits 10L and 30L included in the tuning amplifier 1A illustrated in FIG. 10 has two phase shift circuits included in the tuning amplifier 1 illustrated in FIG. It is equivalent to 10C and 30C, and the tuning amplifier 1A can perform a tuning operation and an amplification operation similar to those of the tuning amplifier 1.
[0089]
The tuning frequency of each of the two phase shift circuits 10L and 30L constituting the tuning amplifier 1A is determined by the time constant of the LR circuit included in each of the phase shift circuits 10L and 30L. For example, L / R, and the tuning frequency ω is proportional to 1 / T = R / L. Here, the inductor constituting the LR circuit can be realized by forming a spiral conductor on a semiconductor substrate by a photolithography method or the like, but by using the inductor thus formed, the entire tuning amplifier can be realized. Can be integrated on a semiconductor substrate.
[0090]
However, in this case, since the inductance of the inductor becomes extremely small, the tuning frequency becomes high. From another viewpoint, the tuning frequency of the tuning amplifier is proportional to, for example, the reciprocal R / L of the time constant of the LR circuit in each of the phase shift circuits 10L and 30L, in which the inductance L is reduced by integration or the like. Therefore, it is easy to increase the tuning frequency by integrating the entire tuning amplifier 1A.
[0091]
The tuning amplifier 1A shown in FIG. 10 is configured by replacing both of the phase shift circuits 10C and 30C included in the tuning amplifier 1 shown in FIG. 1 with equivalent phase shift circuits 10L and 30L. The tuning amplifier may be configured by replacing only one of the phase shift circuits 10C and 30C included in the phase shift circuit 10L or 30L. In particular, when such a tuning amplifier as a whole is integrated, so-called temperature compensation that prevents fluctuations in the tuning frequency due to temperature changes becomes possible. In other words, the time constant T of the CR circuit is CR, and the time constant T of the LR circuit is L / R, and the resistance value R is divided into a numerator and a denominator in each, so that the CR circuit and the LR circuit are configured by integration. In the case where the resistor to be formed is formed of a semiconductor material, there is an effect of suppressing the fluctuation of the tuning frequency with respect to the temperature change of each of these resistors.
[0092]
[Third Embodiment]
The tuned amplifiers 1 and 1A of the first and second embodiments described above are configured to include two phase shift circuits having different phase shift directions, but two phase shift circuits having basically the same configuration are combined. Thus, a tuned amplifier can be configured.
[0093]
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of a tuning amplifier according to the third embodiment of the present invention. The tuning amplifier 1B shown in FIG. 1 includes two phase shift circuits 10C and 10C ′ that perform a total phase shift of 180 ° at a predetermined frequency by shifting the phase of an AC signal to be input by a predetermined amount, and a subsequent stage. A phase inverting circuit 80 for further inverting the phase of the output signal of the phase shifting circuit 10C ′, a voltage dividing circuit 160 comprising resistors 162 and 164 provided at the subsequent stage of the phase inverting circuit 80, a feedback resistor 70 and an input resistor 74 (The input resistor 74 is assumed to have a resistance value that is n times the resistance value of the feedback resistor 70), and is input to the divided output (feedback signal) of the voltage dividing circuit 160 and the input terminal 90. And an adding circuit for adding the signal (input signal) to be added at a predetermined ratio.
[0094]
The phase shift circuit 10C in the previous stage has the detailed configuration and the phase relationship of the input / output signals as described with reference to FIGS. 2 and 3. For example, the time constant of the CR circuit including the capacitor 14 and the resistor 16 is set to1Then, ω = 1 / T1At this frequency, the phase shift amount φ1 becomes 90 ° in the delayed phase direction.
[0095]
The subsequent phase shift circuit 10C ′ has the same basic configuration as the above-described previous phase shift circuit 10C, and has a configuration in which the resistor 16 in the phase shift circuit 10C is replaced with a variable resistor 15. . Therefore, for example, the time constant of the CR circuit composed of the capacitor 14 and the variable resistor 15 is represented by T3Then, ω = 1 / T3The phase shift φ1 'becomes 90 ° in the delayed phase direction at the frequency of.
[0096]
In this way, the sum of the phase shift amounts in the delayed phase direction by the entire two phase shift circuits 10C and 10C ′ is φ1 + φ1 ′ = 90 ° + 90 ° = 180 ° at a predetermined frequency.
[0097]
Further, the phase inversion circuit 80 includes an FET 82 in which a resistor 84 is connected between the drain and the positive power source, and a resistor 86 is connected between the source and the ground, and a resistor 88 that applies a predetermined bias voltage to the gate of the FET 82. It is comprised including. When an AC signal is input to the gate of the FET 82, a reverse phase signal having an inverted phase is output from the drain of the FET 82. The phase inversion circuit 80 has a predetermined amplification degree determined by the resistance ratio of the two resistors 84 and 86.
[0098]
Thus, at a predetermined frequency, the phase is shifted by 180 ° by the two phase shift circuits 10C and 10C ′, and the phase is inverted by the phase inverting circuit 80 connected to the subsequent stage. The total shift amount is 360 °.
[0099]
Further, the output of the phase inverting circuit 80 is taken out from the output terminal 92 as the output of the tuning amplifier 1B, and the signal obtained by passing the output of the phase inverting circuit 80 through the voltage dividing circuit 160 is passed through the feedback resistor 70 to the preceding phase shift circuit. Returned to the input side of 10C. Then, the signal fed back and the signal inputted via the input resistor 74 are added, and the voltage of the added signal is applied to the input terminal of the preceding phase shift circuit 10C.
[0100]
In this way, the output of the voltage dividing circuit 160 is fed back to the input side of the preceding phase shift circuit 10C through the feedback resistor 70, and the signal input through the input resistor 74 is added to this feedback signal, and the phase is inverted. A tuning operation and an amplification operation similar to those of the tuning amplifier 1 shown in FIG. 1 are performed by adjusting the gain of the circuit 80 and the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit 160 to set the open loop gain of the feedback loop to 1 or less. Can do.
[0101]
FIG. 16 is a circuit diagram illustrating another configuration of the tuning amplifier according to the third embodiment. The tuning amplifier 1C shown in the figure includes two phase shift circuits 30C ′ and 30C that perform a total phase shift of 180 ° at a predetermined frequency by shifting the phase of the AC signal to be input by a predetermined amount, and a subsequent stage. A phase inverting circuit 80 for further inverting the phase of the output signal of the phase shifting circuit 30C, a voltage dividing circuit 160 comprising resistors 162 and 164 provided at the subsequent stage of the phase inverting circuit 80, a feedback resistor 70 and an input resistor 74 Each of them is configured to include a voltage dividing output (feedback signal) of the voltage dividing circuit 160 and an adding circuit that adds a signal (input signal) input to the input terminal 90 at a predetermined ratio.
[0102]
The phase shift circuit 30C ′ in the previous stage has the same basic configuration as the phase shift circuit 30C shown in FIG. 4, and the variable resistor 36 in the phase shift circuit 30C is replaced with a resistor 35 having a fixed resistance value. It has a configuration. Therefore, for example, the time constant of the CR circuit composed of the resistor 35 and the capacitor 34 is expressed as T4Ω = 1 / T4When the phase shift amount φ2 ′ at the frequency of is considered, the signal is inverted to 90 ° further in the phase delay direction.
[0103]
Further, the latter-stage phase shift circuit 30C has the detailed configuration and the phase relationship of the input / output signals as described with reference to FIGS. 4 and 5. For example, the time constant of the CR circuit including the variable resistor 36 and the capacitor 34 T2Ω = 1 / T2When the phase shift amount φ2 at the frequency of is considered, the signal is inverted to 90 ° further in the phase delay direction.
[0104]
In this way, the sum of the phase shift amounts in the delayed phase direction by the entire two phase shift circuits 30C ′ and 30C is φ2 ′ + φ2 = 90 ° + 90 ° = 180 ° at a predetermined frequency.
[0105]
As described above, even when the above-described two phase shift circuits 30C ′ and 30C are used, the phase is shifted by 180 ° by the two phase shift circuits 30C ′ and 30C at a predetermined frequency and further connected to the subsequent stage. The phase is inverted by the phase inverting circuit 80, and the total amount of phase shift by these three circuits is 360 °.
[0106]
Therefore, the above-described tuning amplifier 1C feeds back the output of the voltage dividing circuit 160 to the input side of the preceding phase shift circuit 30C ′ via the feedback resistor 70, and the signal input via the input resistor 74 to this feedback signal. In addition to adjusting the gain of the phase inverting circuit 80 and the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit 160 and setting the open loop gain of the feedback loop to 1 or less, the tuning operation similar to that of the tuning amplifier 1B shown in FIG. And an amplification operation can be performed.
[0107]
15 and 16 each include two phase shift circuits including a CR circuit, but at least one of them may include an LR circuit.
[0108]
Specifically, in the tuning amplifier 1B shown in FIG. 15, the preceding phase shift circuit 10C is changed to the phase shift circuit 10L shown in FIG. 11, or the subsequent phase shift circuit 10C ′ is changed to the phase shift circuit shown in FIG. The 10L resistor 16 is replaced with a phase shift circuit 10L ′ in which the variable resistor 15 is changed. Alternatively, both of the two phase shift circuits 10C and 10C ′ are replaced with the above-described phase shift circuits 10L and 10L ′.
[0109]
Further, in the tuning amplifier 1C shown in FIG. 16, the phase shift circuit 30C ′ in the previous stage is changed to the phase shift circuit 30L ′ in which the variable resistor 36 of the phase shift circuit 30L shown in FIG. Alternatively, the subsequent phase shift circuit 30C is replaced with the phase shift circuit 30L shown in FIG. Alternatively, both of the two phase shift circuits 30C ′ and 30C are replaced with the above-described phase shift circuits 30L ′ and 30L.
[0110]
In particular, when both of the phase shift circuits are replaced with phase shift circuits having LR circuits, it is easy to increase the tuning frequency by integrating the entire tuning amplifier, and one of the phase shift circuits has an LR circuit. When the phase shift circuit is used, so-called temperature compensation that prevents fluctuations in the tuning frequency due to temperature changes is possible.
[0111]
[Other Embodiments]
By the way, the above-described various tuning amplifiers 1 and the like are composed of two phase shift circuits and a non-inversion circuit or two phase shift circuits and a phase inversion circuit when focusing on the phase shift, and the whole of the three connected circuits. Thus, a predetermined tuning operation is performed by setting the total phase shift amount to 360 ° at a predetermined frequency. Therefore, when focusing only on the phase shift amount, there is a certain degree of freedom in which of the two phase shift circuits is used in the preceding stage, or in what order the three circuits are connected, and the connection order as necessary. Can be decided.
[0112]
FIG. 17 is a diagram illustrating a connection state in the case where a tuning amplifier is configured by combining two phase shift circuits and the non-inverting circuit 50. In these figures, the feedback-side impedance element 70a and the input-side impedance element 74a are for adding the output signals and input signals of the respective tuning amplifiers at a predetermined ratio, and are most commonly shown in FIG. As shown, the feedback resistor 70 is used as the feedback impedance element 70a, and the input resistor 74 is used as the input impedance element 74a.
[0113]
However, since the feedback side impedance element 70a and the input side impedance element 74a need only be added without changing the phase relationship of the signals input to the respective elements, both the feedback side impedance element 70a and the input side impedance element 74a are capacitors. Or the ratio of the real number and the imaginary number of the impedance may be adjusted simultaneously by combining resistors, capacitors, and the like.
[0114]
Further, the configuration of the tuning amplifier shown in FIG. 17 and FIG. 18 to be described later shows a configuration in which the voltage dividing circuit 160 is omitted, but actually, the voltage dividing circuit 160 is connected to the subsequent stage of the final stage circuit. The signal after the voltage division may be used as a feedback signal and the signal before the voltage division may be taken out as an output.
[0115]
FIG. 17A shows a configuration in which a non-inverting circuit 50 is arranged after the two phase shift circuits, and corresponds to the tuning amplifier 1 shown in FIG. 1 and the tuning amplifier 1A shown in FIG. Yes. As described above, when the non-inverting circuit 50 is disposed in the subsequent stage, a large output current can be taken out by providing the non-inverting circuit 50 with the function of an output buffer.
[0116]
FIG. 17B shows a configuration in which a non-inverting circuit 50 is disposed between two phase shift circuits. In this way, when the non-inverting circuit 50 is arranged in the middle, mutual interference between the front-stage phase shift circuit and the rear-stage phase shift circuit can be completely prevented.
[0117]
FIG. 17C shows a configuration in which the non-inverting circuit 50 is arranged further upstream of the two phase shift circuits. As described above, when the non-inverting circuit 50 is arranged in the first stage, the influence of the feedback side impedance element 70a and the like on the preceding phase shift circuit can be minimized.
[0118]
Similarly, FIG. 18 is a diagram illustrating a connection state when a tuning amplifier is configured by combining two phase shift circuits and a phase inversion circuit.
[0119]
FIG. 18A shows a configuration in which a phase inverting circuit 80 is disposed after the two phase shift circuits, corresponding to the tuning amplifier 1B shown in FIG. 15 or the tuning amplifier 1C shown in FIG. Yes. As described above, when the phase inverting circuit 80 is disposed in the subsequent stage, a large output current can be extracted by providing the phase inverting circuit 80 with the function of an output buffer.
[0120]
FIG. 18B shows a configuration in which a phase inversion circuit 80 is disposed between two phase shift circuits. In this case, mutual interference between the two phase shift circuits can be completely prevented. . FIG. 18C shows a configuration in which a phase inverting circuit 80 is arranged further upstream of the two phase shift circuits. In this case, the influence of the feedback side impedance element 70a etc. on the previous phase shift circuit is minimized. To the limit.
[0121]
The present invention is not limited to the various embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
[0122]
For example, the variable resistor 36 and the like included in the various tuning amplifiers described above can be realized by using a junction-type or MOS-type FET channel as a resistor for integration on a semiconductor substrate. When the variable resistance is formed by the FET as described above, the resistance between the source and the drain can be changed by changing the gate voltage.
[0123]
The variable resistors 74 and 36 described above may be configured by connecting a p-channel FET and an n-channel FET in parallel. In this way, by configuring the variable resistor by combining two FETs, it is possible to improve the nonlinear region of the FETs, so that the distortion of the tuning output can be reduced.
[0124]
In the above-described various tuned amplifiers, one phase shift circuit includes a variable resistor. However, both of the two phase shift circuits include a variable resistor (for example, as shown in FIG. 1). In the tuning amplifier 1, the phase shift amount of the two phase shift circuits may be changed simultaneously by replacing the resistor 16 in the phase shift circuit 10C with the variable resistor 15. In this case, there is an advantage that the variation amount of the tuning frequency of the entire tuning amplifier, that is, the variable range of the tuning frequency can be set large.
[0125]
Further, the above-described variable resistor may be constituted by a PIN diode, and the value of current flowing through the PIN diode may be changed to change the resistance appearing at both ends.
[0126]
In a phase shift circuit having a CR circuit, the time constant of the CR circuit is changed by changing the capacitance of the capacitor instead of changing the resistance value of the resistor constituting the CR circuit in each phase shift circuit. Thus, the phase shift amount of the phase shift circuit, that is, the tuning frequency of the tuning amplifier may be changed.
[0127]
Specifically, the capacitor constituting the CR circuit (for example, the capacitor 14 shown in FIG. 2) is replaced with a variable capacitance diode and a direct current blocking capacitor. In the variable capacitance diode, the capacitance between the anode and the cathode is changed by changing the applied reverse bias voltage. By constructing a CR circuit by connecting such variable capacitance diodes and resistors in series, the reverse bias voltage to be applied can be changed to change the time constant of the CR circuit, and the amount of phase shift by the phase shift circuit can be reduced. Can be changed.
[0128]
Further, instead of the variable capacitance diode, an FET that can be changed within a certain range according to the control voltage applied to the gate may be used as the variable capacitance element.
[0129]
In addition to the case of using a variable resistor or variable capacitance element as described above, a plurality of resistors, capacitors, or inductors having different element constants are prepared, and one of the plurality of elements is switched by switching the switch. One or more may be selected. In this case, the element constants can be switched discontinuously depending on the number of elements to be connected by switching and the connection method (series connection, parallel connection, or a combination thereof).
[0130]
For example, instead of a variable resistor, a plurality of resistors in the n-th power series such as R, 2R, 4R,... Are prepared, and one or any plurality of resistors are selected and connected in series. The switching of resistance values at equal intervals can be easily realized with fewer elements. Similarly, a plurality of 2 n series capacitors having capacitances C, 2C, 4C,... Are prepared instead of capacitors, and one or any plurality of capacitors are selected and connected in parallel. Thus, switching of the capacitance at equal intervals can be easily realized with fewer elements. For this reason, the tuning amplifier according to this embodiment is applied to a circuit having a plurality of tuning frequencies, for example, an AM radio, and is suitable for a purpose of selecting and receiving one station from a plurality of broadcasting stations.
[0131]
The two phase shift circuits included in the above-mentioned various tuning amplifiers are illustrated as being configured using the junction type FET 12 or FET 32. However, the phase shift circuit is configured using a MOS type FET or a bipolar transistor. You may make it do.
[0132]
In a phase shift circuit in which an FET is replaced with a bipolar transistor, a current flows between the base and emitter when an input signal is input to the base, so that the voltage appearing at the emitter (AC voltage) and the voltage appearing at the collector (AC voltage) Is not exactly the same. However, when the current amplification is about several tens to one hundred times, the difference is 1% to several%, and can be ignored in practice. Alternatively, this difference may be corrected by setting the collector resistance slightly larger than the emitter resistance.
[0133]
In particular, when a phase shift circuit is configured using bipolar transistors, the upper limit of the operating frequency can be increased and the potential difference between the base and emitter is smaller than the potential difference between the gate and source of the FET. Attenuation of the signal amplitude input / output to / from the phase circuit can be reduced. Therefore, it is preferable that at least the first-stage phase shift circuit is configured using bipolar transistors. However, since the second-stage phase shift circuit needs to have a high input impedance, it is preferable to use an FET.
[0134]
【The invention's effect】
As is clear from the description based on the above embodiments, the tuning amplifier of the present invention has a maximum attenuation determined by the resistance ratio n between the input side impedance element and the feedback side impedance element, and the tuning frequency in each phase shift circuit. Since it is determined by the time constant of the CR circuit or LR circuit, the maximum attenuation, the tuning frequency, and the gain at the tuning frequency can be set without interfering with each other.
[0135]
Further, when the two phase shift circuits in the tuning amplifier include the CR circuit, the entire tuning amplifier can be easily integrated. Similarly, when the two phase shift circuits are configured to include the LR circuit, the tuning frequency can be easily increased by forming a small inductor by integration. In the case where one phase shift circuit includes a CR circuit and the other phase shift circuit includes an LR circuit, it is possible to stabilize characteristics by preventing fluctuations in characteristics due to temperature or the like.
[0136]
Further, by extracting the signal before passing through the voltage dividing circuit as the output of the tuning amplifier, it is possible to give the tuning amplifier an amplification action.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a tuning amplifier according to a first embodiment to which the present invention is applied.
2 is a circuit diagram showing an extracted configuration of the previous phase shift circuit shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a vector diagram showing a relationship between an input / output voltage of a preceding phase shift circuit and a voltage appearing in a capacitor or the like.
4 is a circuit diagram showing an extracted configuration of a subsequent phase shift circuit shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a vector diagram showing a relationship between an input / output voltage of a subsequent phase shift circuit and a voltage appearing in a capacitor or the like.
FIG. 6 is a circuit diagram in which two phase shift circuits are entirely replaced with a circuit having a predetermined transfer function.
7 is a circuit diagram obtained by converting the configuration shown in FIG. 6 by the mirror theorem.
FIG. 8 is a diagram showing tuning characteristics of the tuning amplifier shown in FIG. 1;
FIG. 9 is a diagram illustrating a phase relationship between signals input to and output from two phase shift circuits included in the tuning amplifier.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a tuning amplifier according to a second embodiment to which the present invention is applied.
11 is a circuit diagram showing an extracted configuration of the preceding phase shift circuit shown in FIG. 10; FIG.
FIG. 12 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of the previous phase shift circuit and the voltage appearing in the inductor or the like.
13 is a circuit diagram showing an extracted configuration of the latter-stage phase shift circuit shown in FIG.
FIG. 14 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of the subsequent phase shift circuit and the voltage appearing in the inductor or the like.
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of a tuning amplifier according to a third embodiment to which the present invention is applied;
FIG. 16 is a circuit diagram showing another configuration of the tuning amplifier according to the third embodiment.
FIG. 17 is a diagram illustrating a connection form of a phase shift circuit and a non-inverting circuit.
FIG. 18 is a diagram illustrating a connection form of a phase shift circuit and a phase inversion circuit.
FIG. 19 is a characteristic curve diagram showing an example of a relationship between a tuning frequency, a gain at a tuning frequency, and a maximum attenuation in a conventional tuning amplifier.
[Explanation of symbols]
1 Tuning amplifier
10C, 30C phase shift circuit
12, 32, 52 FET
14, 34 capacitors
16, 18, 20, 40, 38 resistance
36 Variable resistance
50 Non-inverting circuit
70 Feedback resistance
74 Input resistance
90 input terminals
92 Output terminal
160 Voltage divider circuit

Claims (18)

縦続接続された全域通過型の2つの移相回路、非反転回路および分圧回路と、これら縦続接続された複数の回路の最終段の出力を初段の入力側に帰還させるとともにこの帰還信号と入力信号とを加算して初段の回路に入力する加算回路とを備え、前記2つの移相回路の全体により位相シフト量の合計が360°となる周波数近傍の信号のみを通過させるとともに、前記分圧回路に入力前の信号を同調出力として取り出すことを特徴とする同調増幅器。Two cascaded all-pass type phase shift circuits, non-inverting circuits and voltage dividing circuits and the output of the final stage of these cascaded circuits are fed back to the input side of the first stage and this feedback signal and input And an addition circuit for adding the signals to the first stage circuit, and allowing only the signals in the vicinity of the frequency at which the total phase shift amount is 360 ° to pass through the two phase shift circuits as a whole, and the voltage division A tuning amplifier which extracts a signal before being input to a circuit as a tuning output. 請求項1において、
前記2つの移相回路のそれぞれは、入力された交流信号を同相および逆相の交流信号に変換して出力する変換手段と、前記変換手段によって変換された一方の交流信号をキャパシタあるいはインダクタを介して、他方の交流信号を抵抗を介して合成する合成手段とを含んでおり、入力される交流信号の周波数に応じて振幅が一定で位相のみが所定量シフトした信号を出力し、前記2つの移相回路の全体によりある周波数で位相シフト量の合計が360°となることを特徴とする同調増幅器。
In claim 1,
Each of the two phase shift circuits converts an input AC signal into an in-phase AC signal and an anti-phase AC signal and outputs the converted AC signal via a capacitor or an inductor. Combining the other AC signal via a resistor, and outputs a signal having a constant amplitude and a phase shifted by a predetermined amount according to the frequency of the input AC signal, A tuning amplifier characterized in that the total amount of phase shift is 360 ° at a certain frequency due to the entire phase shift circuit.
請求項1または2において、
前記加算回路は、帰還側インピーダンス素子と入力側インピーダンス素子とを有しており、前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子のそれぞれを介することにより前記帰還信号と前記入力信号とを加算しており、
前記2つの移相回路のそれぞれに含まれる前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するキャパシタおよび前記抵抗からなるCR回路を接続しており、
前記CR回路を構成する前記キャパシタおよび前記抵抗の接続の仕方を前記2つの移相回路において反対にしたことを特徴とする同調増幅器。
In claim 1 or 2,
The adder circuit has a feedback side impedance element and an input side impedance element, and adds the feedback signal and the input signal through each of the feedback side impedance element and the input side impedance element. And
In the conversion means included in each of the two phase shift circuits, resistors having substantially equal resistance values are connected to the source and drain or to the emitter and collector, respectively, and an AC signal is input to the gate or base A CR circuit comprising the capacitor and the resistor constituting the combining means is connected between the source and drain of the transistor or between the emitter and collector of the transistor,
A tuning amplifier, wherein the capacitor and the resistor constituting the CR circuit are connected in the opposite manner in the two phase shift circuits.
請求項1または2において、
前記加算回路は、帰還側インピーダンス素子と入力側インピーダンス素子とを有しており、前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子のそれぞれを介することにより前記帰還信号と前記入力信号とを加算しており、
前記2つの移相回路のそれぞれに含まれる前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するインダクタおよび前記抵抗からなるLR回路を接続しており、
前記LR回路を構成する前記インダクタおよび前記抵抗の接続の仕方を前記2つの移相回路において反対にしたことを特徴とする同調増幅器。
In claim 1 or 2,
The adder circuit has a feedback side impedance element and an input side impedance element, and adds the feedback signal and the input signal through each of the feedback side impedance element and the input side impedance element. And
In the conversion means included in each of the two phase shift circuits, resistors having substantially equal resistance values are connected to the source and drain or to the emitter and collector, respectively, and an AC signal is input to the gate or base An LR circuit composed of the inductor and the resistor constituting the synthesis means is connected between the source and drain of the transistor or between the emitter and collector of the transistor,
A tuning amplifier characterized in that the inductor and the resistor constituting the LR circuit are connected in the opposite manner in the two phase shift circuits.
請求項1または2において、
前記加算回路は、帰還側インピーダンス素子と入力側インピーダンス素子とを有しており、前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子のそれぞれを介することにより前記帰還信号と前記入力信号とを加算しており、
前記2つの移相回路の一方において、前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するキャパシタおよび前記抵抗からなるCR回路を接続しており、
前記2つの移相回路の他方において、前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するインダクタおよび前記抵抗からなるLR回路を接続しており、
前記キャパシタあるいは前記インダクタからなるリアクタンス素子と前記抵抗の接続の仕方を、前記2つの移相回路において反対にしたことを特徴とする同調増幅器。
In claim 1 or 2,
The adder circuit has a feedback side impedance element and an input side impedance element, and adds the feedback signal and the input signal through each of the feedback side impedance element and the input side impedance element. And
In one of the two phase shift circuits, the conversion means is connected to a source and a drain or to an emitter and a collector, respectively, and a resistor having an approximately equal resistance value, and an AC signal is input to the gate or base. A CR circuit comprising the capacitor and the resistor constituting the combining means is connected between the source and drain or between the emitter and collector of the transistor,
In the other of the two phase shift circuits, the conversion means is connected to a source and a drain or to an emitter and a collector, respectively, and a resistor having an approximately equal resistance value, and an AC signal is input to the gate or base. An LR circuit comprising the inductor and the resistor constituting the combining means is connected between the source and drain or between the emitter and collector of the transistor,
A tuning amplifier characterized in that the reactance element composed of the capacitor or the inductor and the resistor are connected in the opposite manner in the two phase shift circuits.
縦続接続された全域通過型の2つの移相回路、位相反転回路および分圧回路と、これら縦続接続された複数の回路の最終段の出力を初段の入力側に帰還させるとともにこの帰還信号と入力信号とを加算して初段の回路に入力する加算回路とを備え、前記2つの移相回路の全体により位相シフト量の合計が180°となる周波数近傍の信号のみを通過させるとともに、前記分圧回路に入力前の信号を同調出力として取り出すことを特徴とする同調増幅器。Two cascaded all-pass type phase shift circuits, phase inverting circuits and voltage dividing circuits, and the output of the final stage of these cascaded circuits are fed back to the input side of the first stage and this feedback signal and input And an addition circuit for adding the signals to the first stage circuit, and allowing only the signals in the vicinity of the frequency where the total phase shift amount is 180 ° to pass through the two phase shift circuits as a whole, and the voltage division A tuning amplifier which extracts a signal before being input to a circuit as a tuning output. 請求項6において、
前記2つの移相回路のそれぞれは、入力された交流信号を同相および逆相の交流信号に変換して出力する変換手段と、前記変換手段によって変換された一方の交流信号をキャパシタあるいはインダクタを介して、他方の交流信号を抵抗を介して合成する合成手段とを含んでおり、入力される交流信号の周波数に応じて振幅が一定で位相のみが所定量シフトした信号を出力し、前記2つの移相回路の全体によりある周波数で位相シフト量の合計が180°となることを特徴とする同調増幅器。
In claim 6,
Each of the two phase shift circuits converts an input AC signal into an in-phase AC signal and an anti-phase AC signal and outputs the converted AC signal via a capacitor or an inductor. Combining the other AC signal via a resistor, and outputs a signal having a constant amplitude and a phase shifted by a predetermined amount according to the frequency of the input AC signal, A tuning amplifier characterized in that the total amount of phase shift becomes 180 ° at a certain frequency by the whole phase shift circuit.
請求項6または7において、
前記加算回路は、帰還側インピーダンス素子と入力側インピーダンス素子とを有しており、前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子のそれぞれを介することにより前記帰還信号と前記入力信号とを加算しており、
前記2つの移相回路のそれぞれに含まれる前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するキャパシタおよび前記抵抗からなるCR回路を接続しており、
前記CR回路を構成する前記キャパシタおよび前記抵抗の接続の仕方を前記2つの移相回路において同じにしたことを特徴とする同調増幅器。
In claim 6 or 7,
The adder circuit has a feedback side impedance element and an input side impedance element, and adds the feedback signal and the input signal through each of the feedback side impedance element and the input side impedance element. And
In the conversion means included in each of the two phase shift circuits, resistors having substantially equal resistance values are connected to the source and drain or to the emitter and collector, respectively, and an AC signal is input to the gate or base A CR circuit comprising the capacitor and the resistor constituting the combining means is connected between the source and drain of the transistor or between the emitter and collector of the transistor,
A tuning amplifier characterized in that the capacitor and the resistor constituting the CR circuit are connected in the same manner in the two phase shift circuits.
請求項6または7において、
前記加算回路は、帰還側インピーダンス素子と入力側インピーダンス素子とを有しており、前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子のそれぞれを介することにより前記帰還信号と前記入力信号とを加算しており、
前記2つの移相回路のそれぞれに含まれる前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するインダクタおよび前記抵抗からなるLR回路を接続しており、
前記LR回路を構成する前記インダクタおよび前記抵抗の接続の仕方を前記2つの移相回路において同じにしたことを特徴とする同調増幅器。
In claim 6 or 7,
The adder circuit has a feedback side impedance element and an input side impedance element, and adds the feedback signal and the input signal through each of the feedback side impedance element and the input side impedance element. And
In the conversion means included in each of the two phase shift circuits, resistors having substantially equal resistance values are connected to the source and drain or to the emitter and collector, respectively, and an AC signal is input to the gate or base An LR circuit composed of the inductor and the resistor constituting the synthesis means is connected between the source and drain of the transistor or between the emitter and collector of the transistor,
A tuning amplifier characterized in that the inductor and the resistor constituting the LR circuit are connected in the same manner in the two phase shift circuits.
請求項6または7において、
前記加算回路は、帰還側インピーダンス素子と入力側インピーダンス素子とを有しており、前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子のそれぞれを介することにより前記帰還信号と前記入力信号とを加算しており、
前記2つの移相回路の一方において、前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するキャパシタおよび前記抵抗からなるCR回路を接続しており、
前記2つの移相回路の他方において、前記変換手段は、ソースおよびドレインのそれぞれにあるいはエミッタおよびコレクタのそれぞれに抵抗値がほぼ等しい抵抗が接続されているとともに、ゲートあるいはベースに交流信号が入力されるトランジスタによって構成されており、前記トランジスタのソース・ドレイン間あるいはエミッタ・コレクタ間に前記合成手段を構成するインダクタおよび前記抵抗からなるLR回路を接続しており、
前記キャパシタあるいは前記インダクタからなるリアクタンス素子と前記抵抗の接続の仕方を、前記2つの移相回路において同じにしたことを特徴とする同調増幅器。
In claim 6 or 7,
The adder circuit has a feedback side impedance element and an input side impedance element, and adds the feedback signal and the input signal through each of the feedback side impedance element and the input side impedance element. And
In one of the two phase shift circuits, the conversion means is connected to a source and a drain or to an emitter and a collector, respectively, and a resistor having an approximately equal resistance value, and an AC signal is input to the gate or base. A CR circuit comprising the capacitor and the resistor constituting the combining means is connected between the source and drain or between the emitter and collector of the transistor,
In the other of the two phase shift circuits, the conversion means is connected to a source and a drain or to an emitter and a collector, respectively, and a resistor having an approximately equal resistance value, and an AC signal is input to the gate or base. An LR circuit comprising the inductor and the resistor constituting the combining means is connected between the source and drain or between the emitter and collector of the transistor,
A tuning amplifier characterized in that the reactance element composed of the capacitor or the inductor and the resistor are connected in the same manner in the two phase shift circuits.
請求項1〜10のいずれかにおいて、
前記2つの移相回路の少なくとも一方の位相シフト量を変えることにより同調周波数を可変することを特徴とする同調増幅器。
In any one of Claims 1-10,
A tuning amplifier, wherein a tuning frequency is varied by changing a phase shift amount of at least one of the two phase shift circuits.
請求項3〜5、8〜10のいずれかにおいて、
前記2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記CR回路あるいは前記LR回路の時定数を変えることにより同調周波数を可変することを特徴とする同調増幅器。
In any one of Claims 3-5 and 8-10,
A tuning amplifier, wherein a tuning frequency is varied by changing a time constant of the CR circuit or the LR circuit included in at least one of the two phase shift circuits.
請求項12において、
前記CR回路あるいは前記LR回路に含まれる抵抗を可変抵抗によって形成し、この可変抵抗の抵抗値を変えることを特徴とする同調増幅器。
In claim 12,
A tuning amplifier, wherein a resistor included in the CR circuit or the LR circuit is formed by a variable resistor, and a resistance value of the variable resistor is changed.
請求項13において、
前記可変抵抗はFETによって形成されており、ゲート電圧を変えることによりソース・ドレイン間のチャネル抵抗を変化させることを特徴とする同調増幅器。
In claim 13,
The variable amplifier is formed of an FET, and a channel resistance between a source and a drain is changed by changing a gate voltage.
請求項13において、
前記可変抵抗をpチャネル型のFETとnチャネル型のFETとを並列接続することにより形成し、ゲート電圧を変えることにより並列接続された各FETのチャネル抵抗を変えることを特徴とする同調増幅器。
In claim 13,
A tuning amplifier, wherein the variable resistor is formed by connecting a p-channel FET and an n-channel FET in parallel, and a channel resistance of each FET connected in parallel is changed by changing a gate voltage.
請求項12において、
前記CR回路に含まれるキャパシタを可変容量素子によって形成し、この可変容量素子の静電容量を変えることを特徴とする同調増幅器。
In claim 12,
A tuning amplifier, wherein a capacitor included in the CR circuit is formed by a variable capacitance element, and a capacitance of the variable capacitance element is changed.
請求項3〜5、8〜10のいずれかにおいて、
前記帰還側インピーダンス素子および前記入力側インピーダンス素子は抵抗であり、すくなくとも一方の抵抗値を可変することにより最大減衰量を変化させることを特徴とする同調増幅器。
In any one of Claims 3-5 and 8-10,
The feedback-side impedance element and the input-side impedance element are resistors, and the maximum attenuation is changed by varying at least one of the resistance values.
請求項1〜17のいずれかにおいて、
構成部品を半導体基板上に一体形成したことを特徴とする同調増幅器。
In any one of Claims 1-17,
A tuned amplifier, wherein the component parts are integrally formed on a semiconductor substrate.
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