JP3679459B2

JP3679459B2 - 発振回路

Info

Publication number: JP3679459B2
Application number: JP16614995A
Authority: JP
Inventors: 宏和千吉良
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: JPH0918296A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、マルチバイブレータを使用した発振回路に関するもので、特に周囲温度の変化に対しても、一定の発振周波数を得ることのできる発振回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチバイブレータを使用した発振回路が知られている。マルチバイブレータを使用した発振回路では、発振子としてコンデンサだけを使用して構成できるので、発振回路をＩＣ化するのに最適である。前記コンデンサの容量値程度であれば、ＩＣに内蔵可能である。
【０００３】
図２はそのようなマルチバイブレータを使用した発振回路を示す回路図で、コレクタが第１負荷（１）に接続されエミッタがコンデンサ（２）の一端に接続された第１トランジスタ（３）と、コレクタが第２負荷（４）に接続されエミッタが前記コンデンサ（２）の他端に接続された第２トランジスタ（５）と、コレクタが前記コンデンサ（２）の一端に接続され電流源を構成する第３トランジスタ（６）と、コレクタが前記コンデンサ（２）の他端に接続され電流源を構成する第４トランジスタ（７）と、前記第３又は第４トランジスタ（６）（７）に定電流を供給する第５トランジスタ（８）と、前記第１負荷（１）及び又は前記第２負荷（４）の出力信号に応じて、前記第１及び第４トランジスタ（３）（７）と、前記第２及び第３トランジスタ（５）（６）とを交互に導通させるようにバイアスを与えるバイアス回路（９）と、出力端子（１０）（１１）とを備えている。
【０００４】
次に、発振原理について簡単に説明する。
今、図２の点Ａが「Ｈ」レベルで、点Ｂが「Ｌ」レベルであったとする。すると、トランジスタ（１２）のエミッタ側の電位が上昇して全体的に「Ｈ」レベルとなる。又、トランジスタ（１３）のエミッタ側の電位が低下して全体的に「Ｌ」レベルとなる。
【０００５】
その為、前記第１及び第４トランジスタ（３）（７）のベースには「Ｌ」レベルの電圧が印加され、前記第２及び第３トランジスタ（５）（６）のベースには「Ｈ」レベルの電圧が印加される。前記第２及び第３トランジスタ（５）（６）のベースに「Ｈ」レベルの電圧が印加されると、定電流を供給する第５トランジスタ（８）に流れる電流Ｉが両トランジスタを介して流れることとなる。
【０００６】
すると、コンデンサ（２）には図示の方向の充電が行われ、第２トランジスタ（５）のエミッタ電圧が上昇する。第２トランジスタ（５）のエミッタ電圧が上昇すると第２トランジスタ（５）は、オフする。すると、点Ｂの電圧が「Ｈ」レベルとなり、トランジスタ（１３）のエミッタ側の電位が上昇して全体的に「Ｈ」レベルとなる。
【０００７】
すると、第１及び第４トランジスタ（３）（７）のベースには「Ｈ」レベルの電圧が印加され、第１及び第４トランジスタ（３）（７）がオンする。第１及び第４トランジスタ（３）（７）がオンすると、点Ａの電圧が「Ｌ」レベルとなり、トランジスタ（１２）のエミッタ側の電位が低下して全体的に「Ｌ」レベルとなる。
【０００８】
その為、コンデンサ（２）には図示の方向と逆の方向の充電が行われ、同様の動作を繰り返すことになる。つまり、前記第１及び第４トランジスタ（３）（７）と、前記第２及び第３トランジスタ（５）（６）とを交互に導通させるようにバイアス回路（９）が動作し、その結果、出力端子（１０）（１１）に発振出力信号が得られる。
【０００９】
出力端子（１０）（１１）に得られる発振出力信号の発振周波数Ｆは、
【００１０】
【数２】
【００１１】
となる。
但し、Ｉは前記第５トランジスタ（８）の定電流値、Ｃは前記コンデンサ（２）の容量値、Ｖは前記第１負荷（１）、前記第２負荷（４）に発生する信号の振幅である。
従って、図２の回路によれば、マルチバイブレータを使用した発振回路を構成することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２の発振回路をＩＣした場合に周囲の温度が上昇すると、発振周波数Ｆが変動してしまう、という問題があった。
図２の回路において、温度により値が変動する素子としてはトランジスタやダイオードのＰＮ接合電圧であるＶBEと抵抗がある。それぞれの変動の割合は、１度毎に次のようになり、相対的に抵抗値の変化の方が影響が大きい。
【００１３】
ＶBE＝−２.０ｍＶ/℃
Ｒ＝＋０.１５％/℃
図２の基準電源（１４）の電圧をＶB、ＰＮ接合電圧をＶBE、抵抗（１５）の抵抗値をＲ３とすると、第５トランジスタ（８）の定電流値Ｉは、
【００１４】
【数３】
【００１５】
となる。式（３）において、電圧ＶBEの変化の方が抵抗Ｒ３の変化より大きいので、温度が上昇すると、式（３）の値は大きくなる。
そのため、前記第５トランジスタ（８）の定電流値Ｉは、増大する。
一方、式（２）の第２負荷（４）に発生する信号の振幅ＶPPは、第２負荷（４）に流れる電流により定まり、次のようになる。
【００１６】
【数４】
【００１７】
但し、Ｒ５は、第２負荷（４）の抵抗値である。
式（４）において、温度が上昇すると電圧ＶBEが小さくなるので振幅ＶPPは大きくなる。
例として、ＶBE＝０.７Ｖ、Ｒ３＝Ｒ５＝５００オームを、式（４）に代入すると、１００度の温度変化があった場合、その変化は次のようになる。
【００１８】
その結果、電流Ｉよりも振幅ＶPPの増加率の方が大きいので、発振周波数Ｆは、温度があがると小さくなってしまう。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、コレクタが第１負荷に接続されエミッタがコンデンサの一端に接続された第１トランジスタと、コレクタが第２負荷に接続されエミッタが前記コンデンサの他端に接続された第２トランジスタと、コレクタが前記コンデンサの一端に接続され電流源を構成する第３トランジスタと、コレクタが前記コンデンサの他端に接続され電流源を構成する第４トランジスタと、前記第２及び第３トランジスタのベースにバイアス電圧を加え前記第１負荷の一端に発生する電圧に応じて前記第２及び第３トランジスタを同時にオン又はオフさせ前記コンデンサに電流を供給もしくは遮断する第１のバイアス部と、前記第１及び第４トランジスタのベースにバイアス電圧を加え前記第２負荷の一端に発生する電圧に応じて前記第１及び第４トランジスタを同時にオフ又はオンさせ前記コンデンサに電流を遮断もしくは供給する第２のバイアス部と、前記第３及び第４トランジスタのエミッタに接続され前記コンデンサに流れる電流を供給する定電流トランジスタとを備え、前記コンデンサに交互の方向で電流が流れるようにする発振回路において、該定電流トランジスタと電流ミラー接続された電流ミラートランジスタと、該電流ミラートランジスタのエミッタに接続された第１抵抗と、該電流ミラートランジスタのコレクタに直列接続されたダイオード及び第２抵抗と、該ダイオード及び第２抵抗の前記電流ミラートランジスタ側の一端に発生する電圧を出力する出力トランジスタとを備える第３のバイアス部を設け、前記第３のバイアス部の内部のＰＮ接合素子から生ずる電圧と前記第１及び第２抵抗の抵抗比との積に応じた電圧を前記出力トランジスタのエミッタから前記第１及び第２負荷の一端に印加し、前記第１及び第２負荷の一端の出力信号レベルを制限し、前記第１及び第２抵抗の抵抗比を調整して前記第１及び第２トランジスタのコレクタから得られる発振出力信号の周波数が温度変化によらず一定となるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
【作用】
本発明によれば、マルチバイブレータ型の発振回路において、第１及び第２負荷に発生する出力信号レベルを制限するリミッタを設け、発振出力信号の振幅が温度変化に応じて変化するようにしている。
そのため、前記発振回路の発振周波数を定める電流値Ｉが温度により変動しても、前記発振出力信号の振幅Ｖがその変化を押さえるように働くので、全体として、前記発振回路の発振周波数は、一定となる。
【００２１】
【実施例】
図１は、本発明の発振回路を示すもので、（２０）は、抵抗（２１）（２２）、トランジスタ（２３）乃至（２５）及びダイオード（２６）からなり、点Ａ及び点Ｂの電圧のレベルを制限するリミッタである。
尚、図１において、図２と同一の回路素子については同一の符号を付し説明を省略する。
【００２２】
トランジスタ（２３）のエミッタに流れる電流Ｉ１は、抵抗（２１）の値をＲ１とし、トランジスタやダイオードのＰＮ接合電圧をＶBEとすると、
【００２３】
【数５】
【００２４】
となる。そして、抵抗（２２）の値をＲ２、電源電圧をＶCCとすると、トランジスタ（２４）（２５）のエミッタに生ずるリミッタ電圧ＶLは、
【００２５】
【数６】
【００２６】
となり、該電圧以下に点Ａ及び点Ｂの電圧が下がることはない。
点Ａ及び点Ｂの電圧が式（６）のように表せると、第１負荷（１）及び第２負荷（４）に発生する発振信号の振幅ＶPPLは、
【００２７】
【数７】
【００２８】
となる。式（７）においては、抵抗Ｒ１を６Ｋオーム、抵抗Ｒ２を７００オームに設定している。すると、電圧ＶBEには正の係数がかかるようになる。又、式（７）の抵抗Ｒ１及びＲ２の温度変化に起因する変動は相殺されるので、式（７）の変動要因は、電圧ＶBEだけである。
これらの条件から、温度が上昇すると振幅ＶPPLは小さくなる。振幅ＶPPLが小さくなると、式（２）の出力端子（１０）（１１）に得られる発振出力信号の発振周波数Ｆは、大きくなる。
【００２９】
従って、発振周波数Ｆは一定となる。
この際の、前記電圧ＶBEの変化の大きさは、抵抗Ｒ１及びＲ２の比により任意に変えられる。具体的には、式（７）の値を式（２）に代入し、温度について微分を行い、その一定となるような抵抗Ｒ１及びＲ２の比を設定すればよい。
尚、式（７）において、抵抗Ｒ２を抵抗Ｒ１に比べて大きく設定すれば電圧ＶBEには負の係数がかかるようになる。このようにすれば、温度が上昇すると振幅ＶPPLを大きくすることも可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、マルチバイブレータ型の発振回路において、第１及び第２負荷に発生する出力信号レベルを制限するリミッタを設け、発振出力信号の振幅が温度変化に応じて変化するようにしているので、発振回路の発振周波数を定める電流値Ｉが温度により変動しても、発振出力信号の振幅Ｖがその変化を押さえるように働くので、全体として、発振回路の発振周波数は、一定となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発振回路を示す回路図である。
【図２】従来の発振回路を示す回路図である。
【符号の説明】
（３）第１トランジスタ
（５）第２トランジスタ
（６）第３トランジスタ
（７）第４トランジスタ
（９）バイアス回路

Claims

コレクタが第１負荷に接続されエミッタがコンデンサの一端に接続された第１トランジスタと、コレクタが第２負荷に接続されエミッタが前記コンデンサの他端に接続された第２トランジスタと、コレクタが前記コンデンサの一端に接続され電流源を構成する第３トランジスタと、コレクタが前記コンデンサの他端に接続され電流源を構成する第４トランジスタと、前記第２及び第３トランジスタのベースにバイアス電圧を加え前記第１負荷の一端に発生する電圧に応じて前記第２及び第３トランジスタを同時にオン又はオフさせ前記コンデンサに電流を供給もしくは遮断する第１のバイアス部と、前記第１及び第４トランジスタのベースにバイアス電圧を加え前記第２負荷の一端に発生する電圧に応じて前記第１及び第４トランジスタを同時にオフ又はオンさせ前記コンデンサに電流を遮断もしくは供給する第２のバイアス部と、前記第３及び第４トランジスタのエミッタに接続され前記コンデンサに流れる電流を供給する定電流トランジスタとを備え、前記コンデンサに交互の方向で電流が流れるようにする発振回路において、
該定電流トランジスタと電流ミラー接続された電流ミラートランジスタと、該電流ミラートランジスタのエミッタに接続された第１抵抗と、該電流ミラートランジスタのコレクタに直列接続されたダイオード及び第２抵抗と、該ダイオード及び第２抵抗の前記電流ミラートランジスタ側の一端に発生する電圧を出力する出力トランジスタとを備える第３のバイアス部を設け、
前記第３のバイアス部の内部のＰＮ接合素子から生ずる電圧と前記第１及び第２抵抗の抵抗比との積に応じた電圧を前記出力トランジスタのエミッタから前記第１及び第２負荷の一端に印加し、前記第１及び第２負荷の一端の出力信号レベルを制限し、前記第１及び第２抵抗の抵抗比を調整して前記第１及び第２トランジスタのコレクタから得られる発振出力信号の周波数が温度変化によらず一定となるようにしたことを特徴とする発振回路。
前記発振回路は発振周波数Ｆが
Ｆ＝Ｉ/（４ＣＶ）
（但し、Ｉは前記コンデンサに流れる電流値、Ｃは前記コンデンサの容量値、Ｖは前記第１負荷及び又は前記第２負荷に発生する信号の振幅である）で定まり周囲の温度上昇に応じて前記電流値Ｉが変化した時に前記第３のバイアス部により前記振幅Ｖを変化させて前記発振周波数Ｆが一定となるようにしたことを特徴とする請求項１記載の発振回路。