JP3798078B2 - Tuning control method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所望の周波数成分のみを抽出する同調制御方式に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
能動素子やリアクタンス素子を用いた各種の同調増幅器が提案され実用化されている。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や同調周波数での利得が変化する。
【0003】
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も困難であった。
【0004】
また、同調増幅器に含まれるインダクタ以外の構成部品を半導体基板上に形成したとしても、抵抗やキャパシタの各素子定数が製造ロット毎にばらつくため、所望の同調周波数を得ることは難しく、実用的でなかった。
【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、集積化した場合であっても所望の同調周波数に容易に合わせることができる同調制御方式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の同調制御方式は、同調回路に対してPLL制御を行うPLL制御回路と、同調回路の同調周波数を同調回路の入力信号の周波数に一致させる周波数制御回路と、同調制御回路とを備える。同調制御回路は、同調回路に所望の同調周波数が安定に設定されていない場合には、同調回路内に形成される帰還ループのループゲインを所定値以上に設定して同調回路を発振させた状態でPLL制御回路によるPLL制御を行う。このため、同調回路には所望の同調周波数が迅速かつ精度よく設定される。一方、同調制御回路は、同調回路に所望の同調周波数が安定に設定された場合には、ループゲインを所定値未満に設定して同調回路の入力信号の中から同調周波数成分のみを抽出させる。このため、同調周波数の変動が抑制される。
【0007】
請求項2の同調制御方式は、同調回路の同調周波数が設定された場合のみ同調回路に入力信号を入力すべく入力切換手段を設ける。
【0008】
請求項3の同調制御方式は、PLL制御回路の出力を周波数制御回路に入力し、同調回路の同調周波数を設定する際には、PLL制御回路の出力に応じた信号を周波数制御回路から出力し、この信号によって同調回路は発振動作を行う。一方、同調回路の同調周波数が設定された後は、同調回路の入出力信号間の位相差に応じた信号を周波数制御回路から出力し、この信号によって同調回路は同調動作を行う。
【0009】
請求項4の同調制御方式は、同調回路に所望の同調周波数が安定に設定されると、PLL制御回路による位相比較結果が一致することに着目し、PLL制御回路による位相比較結果に基づいて同調回路の同調周波数が設定されたか否かを判断する。
【0010】
請求項5の同調制御方式は、同調回路の入出力間の位相差の極性に応じて、位相差に対応するパルス幅を有する信号を通過させあるいは遮断する2つの開閉手段を備える。そして、同調制御回路は、同調回路の同調周波数を設定する際には、位相比較器による比較結果に応じた電圧をチャージポンプに供給して同調回路に対してPLL制御を行い、同調回路の同調周波数が設定された後は、2つの開閉手段の出力をチャージポンプに供給して同調周波数を同調回路への入力信号の周波数に一致させる。
【0011】
請求項6の同調制御方式は、差動増幅器と直列回路とをそれぞれ含む2つの移相回路を縦続接続して同調回路を構成する。
【0012】
請求項7の同調制御方式は、差動増幅器の反転入力端子と直列回路との間に第1の抵抗を接続し、差動増幅器の出力端子と反転入力端子との間に第2の抵抗を接続する。第1および第2の抵抗の抵抗比を変更することで、同調信号の振幅調整が可能となる。
【0013】
請求項8の同調制御方式は、差動増幅器の出力端子に第1の分圧回路を接続し、この分圧回路を介して後段の移相回路の出力を差動増幅器の入力側に帰還させる。分圧回路を設けることで、ループゲインを稼ぐことができる。
【0014】
請求項9の同調制御方式は、差動増幅器の反転入力端子と直列回路との間に第1の抵抗を設け、差動増幅器の出力端子と反転入力端子との間に第2の抵抗を設け、差動増幅器の反転入力端子に接続され他方端が接地された第3の抵抗を設ける。第3の抵抗を設けるため、第1の抵抗と第2の抵抗との抵抗比を1以外にしても、同調出力の振幅変動を抑制できる。
【0015】
請求項10の同調制御方式は、分圧回路の出力端子の電位と直列回路内のキャパシタあるいはインダクタと抵抗との接続部の電位との電位差を差動増幅器で増幅して出力する。
【0016】
請求項11の同調制御方式は、縦続接続された2つの移相回路によって形成される帰還ループの一部に非反転回路を挿入する。移相回路を通過することによって損失が生じても非反転回路で利得を稼ぐことができる。
【0017】
請求項12の同調制御方式は、縦続接続された2つの移相回路によって形成される帰還ループの一部に位相反転回路を挿入する。移相回路を通過することによって損失が生じても位相反転回路で利得を稼ぐことができる。
【0018】
請求項13の同調制御方式は、2つの移相回路によって形成される帰還ループの一部に第2の分圧回路を接続し、第2の分圧回路に入力される交流信号を同調信号として出力する。第2の分圧回路の分圧比に応じて同調信号を増幅して出力できる。
【0019】
請求項14、16の同調制御方式は、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を移相回路内に含んでおり、変換手段は例えばトランジスタにより構成され、2つの移相回路のそれぞれは入力信号の周波数に応じて位相をシフトさせる。
【0020】
請求項15、17の同調制御方式は、2つの移相回路と非反転回路によって形成される帰還ループの一部に分圧回路を挿入し、分圧回路に入力される交流信号を同調信号として出力する。分圧回路の分圧比に応じて同調出力の振幅を調整できる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の同調制御方式の一実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【0022】
〔A.同調機構の全体構成および動作〕
本発明の同調制御方式は、同調回路に所望の同調周波数を設定すべく同調回路に対してPLL制御を行い、同調回路に所望の同調周波数が設定された後は、同調回路の入出力間の位相差を検出して同調周波数を入力信号の周波数に一致させるような制御を行うものである。
【0023】
〔第1の実施形態〕
図1は、同調機構の第1の実施形態の構成を示すブロック図である。同図に示す同調機構は、同調回路1と、周波数制御回路2と、PLL制御回路3と、同調検出回路4と、入力切換回路5とを含んで構成されている。
【0024】
同調回路1は、後述するように2つの移相回路を含んでおり、2つの移相回路を合わせた位相シフト量は所定の周波数において360°に設定される。同調回路1内部にはCR回路あるいはLR回路からなる直列回路が設けられ、この直列回路の時定数はPLL制御回路3からの制御信号によって変更可能とされている。すなわち、PLL制御回路3は、2つの移相回路を合わせた位相シフト量が360°となるように直列回路の時定数を変更制御し、これにより同調回路1は所定の周波数で発振動作を行う。この所定の周波数は、周波数制御回路2が同調動作を行うための同調周波数となる。
【0025】
周波数制御回路2は、同調回路1の入力信号の周波数に同調周波数を一致させる同調動作を行う。具体的には、周波数制御回路2は、同調周波数と同調回路1の入力信号の周波数とのずれがなくなるように、上述した直列回路の時定数を変更制御する。
【0026】
このように、周波数制御回路2とPLL制御回路3はいずれも同調回路1内の直列回路の時定数を変更制御しており、同調回路1が所定の周波数で安定に発振動作を行うための発振条件と、同調回路1が所定の周波数成分のみを抽出する同調動作を行うための同調条件とは同じである。
【0027】
周波数制御回路2は、具体的には同期整流回路21と制御信号生成回路22を含んで構成され、同調回路1の出力信号を参照信号に用いて同調回路1の入力信号を同期整流し、同期整流した出力を後段の制御信号生成回路22に供給する。
【0028】
制御信号生成回路22は、パルス変換回路23、極性判別回路24および電圧合成回路25を含んで構成され、上述した同調回路1の入出力信号間の位相差を検出するとともに、この位相差の大小と極性を判別して、位相差を無くすべく制御信号を生成する。パルス変換回路23は、同期整流回路21から出力されたずれ(同調回路1の入出力信号間の位相のずれ)に相当する電圧成分が現れる時間間隔に対応したパルス幅を有するパルス列を出力する。極性判別回路24は、同期整流回路21から出力された位相のずれに相当する電圧成分が半波整流波形の前に現れるか後ろに現れるかによって、位相差の極性を判別する。この位相差の極性は、入力信号の周波数に対して(正確には入力信号の中から同調回路1を通すことにより取り出したい信号の周波数に対して)同調周波数が低いのか高いのかを示すものである。電圧合成回路25は、パルス変換回路23から出力される信号のパルス幅に応じた電圧を発生させるとともに、極性判別回路24によって判別された位相差の極性に応じて、この発生した電圧を加算あるいは減算して電圧の合成を行い、合成後の電圧を制御信号として同調回路1に供給する。
【0029】
PLL制御回路3は、発振器(OSC)31、位相比較器(PD)32、チャージポンプ(CP)33およびローパスフィルタ(LPF)34を含んで構成され、同調回路1から出力された同調信号を所定の基準周波数信号と位相比較することにより同調回路1に対してPLL制御を行い、同調周波数の設定を行う。位相比較器32は、入力端子および出力端子を2つずつ備えており、両入力端子に入力された信号の位相および周波数比較を行う。チャージポンプ33は、内部にコンデンサを備えており、このコンデンサの充放電を位相比較器32の2つの出力端から出力される2種類のパルス列に応じて行う。ローパスフィルタ34は、チャージポンプ33の出力から高周波成分を除去して直流成分のみを抽出し、この直流成分を同調周波数を設定するための制御信号として周波数制御回路2に供給する。発振器3は、一定に制御したい同調周波数と周波数が等しい基準周波数信号を発生する。発振器3の出力波形は、歪みの少ない正弦波である必要はなく矩形波あるいは歪んだ正弦波であってもよい。また、同調周波数の安定化を図る場合には、発振器3の構成を、水晶振動子を用いたPLL(位相同期ループ)構成とすることが好ましい。
【0030】
図2は、PLL構成の発振器3の一例を示す図である。同図に示す発振器3は、安定した周波数の基準信号frを発生する発振器(OSC)300と、この基準信号frと帰還信号の位相および周波数比較を行う位相比較器(PD)302と、位相比較器302による比較結果に応じて出力電圧が変化するチャージポンプ(CP)304と、チャージポンプ304の出力から高周波成分を除去するローパスフィルタ(LPF)306と、ローパスフィルタ306の出力電圧に応じて発振周波数が制御される電圧制御型発振器(VCO)308と、電圧制御型発振器308の出力に対して任意の分周比N(Nは整数)の分周動作を行う分周器310とを含んで構成されている。
【0031】
発振器300は、例えば水晶振動子に生じる微小振動を増幅して9kHzの基準信号frを発生させている。また、分周器310は、例えば外部からのデータ入力により分周比Nが任意に設定可能なプログラマブルカウンタによって構成されており、分周比Nを1ずつ連続的に変化させることができる。したがって、この分周器310の分周比Nを変化させたときに、電圧制御型発振器308からは9kHz間隔のステップ状の基準周波数信号が出力される。発振器300として電圧制御型の発振器を用いれば、同調周波数の変更が可能となる。
【0032】
同調検出回路4は、PLL制御を行って同調回路1の同調周波数が安定したか否かを示す信号(検出信号)を出力し、この検出信号は、同調回路1、PLL制御回路3および入力切換回路5に入力される。同調検出回路4は、具体的には、位相比較器32の2出力の位相を比較することで同調回路1に所望の同調周波数が設定されたか否かを判断する。例えば、位相比較器32の2出力の位相が一致していれば、所望の同調周波数が設定されたと判断して検出信号の信号レベルをハイレベルにする。
【0033】
次に、図1に示す同調機構の動作を説明する。同調機構を起動させた直後、あるいは同調周波数を切り換えた直後は、同調回路1に所望の同調周波数が設定されていないため、同調検出回路4から出力される検出信号は例えばローレベルになる。この検出信号は、同調回路1と入力切換回路5に入力され、入力切換回路5は同調回路1への入力信号の入力を遮断し、同調回路1は帰還ループのループゲインを1以上に設定する。PLL制御回路3内の位相比較器32は、同調回路1の出力信号と発振器31の出力信号との位相および周波数を比較し、比較結果に応じた制御信号をチャージポンプ33およびローパスフィルタ34を介して周波数制御回路2に供給する。周波数制御回路2は、同調検出回路4からの検出信号がローレベルのときには、PLL制御回路3の出力に応じた制御信号を同調回路1に供給する。
【0034】
以上により、同調回路1は、発振器31から出力される基準周波数信号と同一周波数で発振動作を行う。同調回路1が発振動作を行うための発振条件と、同調動作を行うための同調条件は基本的に同じであることから、同調回路1が安定に発振しているときの発振周波数は同調周波数と同じになる。
【0035】
同調回路1が所望の周波数で安定して発振するようになると、同調検出回路4から出力される検出信号の信号レベルは反転して例えばハイレベルになる。これにより、PLL制御回路3は一定レベルの信号を出力し、周波数制御回路2は同調回路1の入出力信号間の位相差に応じた制御信号を同調回路1に供給する。また、入力切換回路5は同調回路1に対して外部からの入力信号を入力し、同調回路1内部の帰還ループのループゲインは例えば1未満に設定される。これにより、同調回路1の入出力信号間の位相差がなくなるように、すなわち、同調周波数が常に入力信号の周波数に追従して一致するように制御される。
【0036】
〔B.同調回路の詳細構成および動作〕
図2は、図1に示した同調回路1の詳細構成を示す回路図である。同図に示す同調回路1は、2つの移相回路110C、130Cと、後段の移相回路130Cの出力側に設けられた抵抗162および164からなる分圧回路160と、帰還抵抗170および入力抵抗174とを含んで構成されている。
【0037】
なお、同調回路1の入力側に接続された入力切換回路5は例えばアナログスイッチで構成され、外部からの入力信号を同調回路1に入力するか否かを、同調検出回路4からの検出信号に応じて切り換える。
【0038】
図3は、図2に示した前段の移相回路110Cの構成を抜き出して示した回路図である。同図に示す移相回路110Cは、差動増幅器の一種であるオペアンプ112と、入力端122に入力された交流信号の位相を所定量シフトさせてオペアンプ112の非反転入力端子に入力する可変抵抗116およびキャパシタ114と、入力端122とオペアンプ112の反転入力端子との間に挿入された抵抗118と、オペアンプ112の出力端子に接続されて分圧回路を構成する抵抗121および123と、この分圧回路の出力端子とオペアンプ112の反転入力端子との間に接続された抵抗120とを含んで構成されている。可変抵抗116は、外部からの制御電圧に応じて抵抗値が変更可能であり、例えばFETのチャネル抵抗を用いて形成され、図2に示す制御端子194を介して外部から供給される制御電圧をゲートに印加することにより抵抗値が設定される。
【0039】
ここで、抵抗118と抵抗120の各抵抗値が等しいものとし、可変抵抗116の両端電圧をVR1、キャパシタ114と抵抗118、120との各両端電圧をVC1、入力電圧をEi 、出力電圧をEo とすると、入出力電圧の大きさと位相の関係は図4のベクトル図で表され、出力信号の振幅は周波数に関係なく入力信号の振幅と同じであって、位相シフト量は図4に示すφ1 で表される。
【0040】
図5は、図2に示した後段の移相回路130C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130Cは、差動増幅器の一種であるオペアンプ132と、入力端142に入力された交流信号の位相を所定量シフトさせてオペアンプ132の非反転入力端子に入力する抵抗136およびキャパシタ134と、入力端142とオペアンプ132の反転入力端子との間に挿入された抵抗138と、オペアンプ132の出力端子に接続されて分圧回路を構成する抵抗141および143と、この分圧回路の出力端子とオペアンプ132の反転入力端子との間に接続された抵抗140とを含んで構成されている。この移相回路130Cの基本的な構成は前段の移相回路110Cと同じであり、移相回路130C内のCR回路を構成するキャパシタ134と抵抗136との接続順序は移相回路110C内のCR回路を構成するキャパシタ114と可変抵抗116との接続順序と反対である。
【0041】
したがって、キャパシタ134の両端電圧をVC2、抵抗136の両端電圧をVR2とすると、入出力電圧の大きさと位相との関係は図6のベクトル図で表され、出力信号の振幅は周波数に関係なく入力信号の振幅と同じであって、位相シフト量は図6に示すφ2 で表される。
【0042】
このようにして、2つの移相回路110C、130Cのそれぞれにおいて位相が所定量シフトされ、2つの移相回路110C、130Cを合わせた位相シフト量の合計は所定の周波数において360°となる。
【0043】
また、後段の移相回路130Cの出力側には図2に示すように分圧回路160が接続されており、分圧回路160を構成する抵抗164には可変抵抗166が並列接続されている。この可変抵抗166は例えばFETのチャネル抵抗により形成され、このFETのゲート端子には図1に示した同調検出回路4からの検出信号が入力される。
【0044】
例えば、同調検出回路4からの検出信号がハイレベルになると、可変抵抗166の抵抗値が小さくなって帰還ループのループゲインは小さくなって1未満に設定される。この状態では、入力切換回路5が切り換わって同調回路1に入力信号が入力され、図2に示す同調回路1は2つの移相回路110C、130Cによる位相シフト量の合計が360°となる周波数成分のみを抽出する同調動作を行う。
【0045】
一方、同調検出回路4からの検出信号がローレベルの場合には、可変抵抗166の抵抗値が大きくなって帰還ループのループゲインは大きくなって1以上になる。この状態では、入力切換回路5が切り換わって入力端子190への信号入力が遮断され、2つの移相回路110C、130Cを合わせた位相シフト量の合計が360°となる周波数で同調回路1は発振動作を行う。
【0046】
このように、図1に示す同調機構は、所望の同調周波数が同調回路1に安定に設定されるまでは、同調回路1の帰還ループのループゲインを1以上に設定して同調回路1を発振させた状態でPLL制御を行うため、周波数設定を迅速かつ精度よく行うことができる。
【0047】
また、同調回路1に所望の同調周波数が設定された後は、帰還ループのループゲインを1未満に設定することにより、同調回路1に所定の同調動作を行わせることができる。
【0048】
また、図2に示す同調回路1は、後段の移相回路130Cの出力側に分圧回路160を備えており、この分圧回路160への入力電圧を同調出力として取り出すため、同調回路1自体に利得を持たせることができ、同調動作と同時に信号振幅を増幅することができる。
【0049】
なお、図2に示した同調回路1では、前段の移相回路110C内に可変抵抗116を設けてCR回路の時定数を変更可能としているが、移相回路110C内のCR回路の時定数を変更する代わりに、後段の移相回路130C内のCR回路の時定数を変更してもよい。この場合には、移相回路130C内の抵抗136をFETのチャネル抵抗等を用いて形成すればよい。
【0050】
〔C.周波数制御回路の詳細構成および動作〕
次に、図1に示した周波数制御回路2の詳細について説明する。図7は周波数制御回路2を構成する同期整流回路21、パルス変換回路23、極性判別回路24および電圧合成回路25の具体的構成を示す回路図である。
【0051】
同図に示す同期整流回路21は、アナログスイッチ(AS)30、電圧比較器32、レベルシフタ(LS)34を含んで構成されている。
【0052】
電圧比較器32の一方の入力端(例えば反転入力端子)には同調回路1の出力信号が入力されており、他方の入力端(例えば非反転入力端子)は接地されている。電圧比較器32は、互いに反転した信号を出力する2つの出力端を備えており、一方の出力端はレベルシフタ34に、他方の出力端は後述する極性判別回路24にそれぞれ接続されている。
【0053】
レベルシフタ34は、電圧比較器32から出力される信号の極性を反転するとともにレベルシフトを行い、正極性と負極性の電圧レベルを有する矩形波を参照信号として出力する。
【0054】
アナログスイッチ30は、レベルシフタ34から出力される参照信号に同期して動作しており、参照信号に並行して入力される同調回路1の入力信号を所定のタイミングで通過させあるいは遮断する。
【0055】
なお、電圧比較器32とアナログスイッチ30の間に挿入されるレベルシフタ34を省略して同期整流回路21を構成してもよい。
【0056】
パルス変換回路23は、電圧比較器50と、抵抗52、54からなる分圧回路とを含んで構成されている。電圧比較器50の一方の入力端(例えば非反転入力端子)には同期整流回路21内のアナログスイッチ30の出力信号が入力され、他方の入力端(例えば反転入力端子)には分圧回路の分圧出力が入力される。分圧回路を構成する抵抗54の抵抗値を抵抗52の抵抗値よりも大きな値(例えば100倍程度)に設定することにより、電圧比較器50の反転入力端子の電圧は0Vより若干低いレベルに設定される。
【0057】
電圧比較器50は、両入力端の電位を比較し、比較結果を示す互いに極性が異なる2種類のパルス列を出力する。そして、一方のパルス列は電圧合成回路25に入力され、他方のパルス列は極性判別回路24に入力される。
【0058】
極性判別回路24は、2つのインバータ回路60、61と2つのD型フリップフロップ62、63を含んで構成され、これら2つのインバータ回路60、61は遅延回路として機能する。極性判別回路24内のD型フリップフロップ62のD入力端子には、同期整流回路21の参照信号と同タイミングでレベルだけが異なる信号が入力される。このD入力端子に入力された信号は、パルス変換回路23から出力されるパルス列の立ち上がりに同期してラッチされ、次段のD型フリップフロップ63のD入力端子に入力される。これにより、次段のD型フリップフロップ63は、パルス変換回路23内の電圧比較器50から出力されるパルス列に基づいて、位相の方向を表すHあるいはLレベルの電圧を出力する。
【0059】
電圧合成回路25は、2つのトライステートバッファ700、702と、差動増幅器と、可変バイアス回路とを含んで構成され、差動増幅器はオペアンプ704を含んでいる。
【0060】
一方のトライステートバッファ700は、入力端がパルス変換回路23内の電圧比較器50の反転出力端に接続されており、出力端が抵抗710を介してオペアンプ704の反転入力端子に接続されている。トライステートバッファ700の制御端子にはアンドゲート721が接続され、このアンドゲート721の一方の入力端には極性判別回路24内の後段のフリップフロップ63の出力端子Qが、他方の入力端には同調検出回路4の出力端子がそれぞれ接続されている。したがって、同調検出回路4の出力がローレベルの場合、すなわち同調回路1に所望の同調周波数が設定されていない場合には、トライステートバッファ700の出力はハイインピーダンスになる。一方、同調検出回路4の出力がハイレベルの場合には、トライステートバッファ700の出力はフリップフロップ63の出力端子Qの信号論理に従って動作する。
【0061】
同様に、他方のトライステートバッファ702は、入力端がパルス変換回路23内の電圧比較器50の反転出力端に接続されており、出力端が抵抗708を介してオペアンプ704の非反転入力端子に接続されている。トライステートバッファ702の制御端子にはアンドゲート722が接続され、このアンドゲート722の一方の入力端には極性判別回路24内の後段のフリップフロップ63の反転出力端子が、他方の入力端には同調検出回路4の出力端がそれぞれ接続されている。したがって、同調検出回路4の出力がローレベルの場合にはトライステートバッファ702の出力はハイインピーダンスになり、同調検出回路4の出力がハイレベルの場合にはトライステートバッファ702の出力はフリップフロップ63の反転出力端子の信号論理に従って動作する。
【0062】
オペアンプ704は、上述した2つのトライステートバッファ700、702の各出力を各入力端子に入力し、これらの差分を所定の増幅度で増幅するとともに所定の平滑動作を行って高周波成分を除去し、制御信号を生成する。また、オペアンプ704の非反転入力端子および反転入力端子には、それぞれ抵抗724、725を介してPLL制御回路3の出力端子が接続されている。以上により、同調回路1に所望の同調周波数が設定されていない場合には、オペアンプ704はPLL制御回路3の出力に応じた制御信号を出力し、同調回路1に所望の同調周波数が設定された後は、オペアンプ704は極性判別回路24の出力に応じた制御信号を出力する。
【0063】
上述した差動増幅器は、オペアンプ704の他に、オペアンプ704の反転入力端子と出力端子との間に挿入された帰還抵抗712およびこの帰還抵抗712に並列接続されたキャパシタ714と、トライステートバッファ702から出力される信号の電圧レベルを分圧することによりオペアンプ704の2入力間の調整を行うためにオペアンプ704の非反転入力端子とアースとの間に挿入された抵抗716およびこの抵抗716に並列接続されたキャパシタ718と、オペアンプ704の反転入力端子とアースとの間に挿入されたキャパシタ720とを含んで構成されている。また、オペアンプ704の非反転入力端子にはPLL制御回路3の出力端子が抵抗を介して接続されている。
【0064】
例えば、同調検出回路4の出力がローレベルの場合、すなわち同調回路1に所望の同調周波数が設定されていない場合には、オペアンプ704はPLL制御回路3の出力に応じた信号を出力し、同調回路1に対してPLL制御を行う。一方、同調回路1の出力がハイレベルになると、PLL制御回路3は一定レベルの信号を出力し、オペアンプ704はフリップフロップ63の論理に従って動作する。これにより、同調回路1は同調周波数が入力信号の周波数に一致するような制御を行う。
【0065】
次に、同調回路1に所望の同調周波数が設定された後の周波数制御回路2と同調回路1の動作についてタイミング図を用いて説明する。
【0066】
〔C−1.入力信号の周波数より同調周波数が高い場合〕
図8は、同調回路1に入力される信号の周波数に比べて同調回路1の同調周波数の方が高い場合のタイミング図であり、周波数制御回路2内の各構成の入出力タイミングが示されている。同図(A)〜(N)は図7の回路図において示した符号A〜Nに対応している。また、同図(I)〜(N)に含まれる斜線領域は不確定部分に対応しており、実際には同図に示した各構成の入出力波形より前のタイミングで入出力される波形の状態に応じてその状態が決定される。
【0067】
同調回路1の入力信号の周波数より同調周波数の方が高い場合には、2つの移相回路110C、130Cを合わせた位相シフト量の合計が360°より小さくなるため、ある時点での同調回路1に入出力される2つの信号を観察すると、図8(A)、(B)に示すような位相関係となる。
【0068】
同期整流回路21内の電圧比較器32は、同調回路1の出力信号の電圧レベルが0Vより低いときにはHレベル、0Vより高いときにはLレベルの信号を出力する。したがって、電圧比較器32からは、図8(C)に示すように同調出力と同じ周波数および位相を有し、同調出力の電圧レベルが正極性のときにLレベル、反対に同調出力の電圧レベルが負極性のときにHレベルとなる矩形波が出力される。
【0069】
なお、電圧比較器32は、上述した出力の他に、その論理を反転した信号を反転出力端子から出力しており、図8(D)にはその波形が示されている。
【0070】
レベルシフタ34は、図8(C)に示す電圧比較器32の出力に対して論理の反転を行って、図8(E)に示すように、絶対値が等しい正極性および負極性の電圧状態を有する矩形波を出力する。
【0071】
アナログスイッチ30は、このレベルシフタ34から出力される矩形波の電圧レベルに応じてスイッチのオンオフ動作を行う。同調回路1の同調周波数の方が入力信号の周波数よりも高い場合には、図8(F)に示すように、完全な半波整流波形よりもわずかに前方にずれた波形、すなわち同調出力の上半分を取り出すよりタイミングよりもわずかに早いタイミングで取り出した波形がアナログスイッチ30から出力される。
【0072】
電圧比較器50は、このアナログスイッチ30の出力の電圧レベルが0Vより低くなったときだけLレベルになり、それ以外はHレベルのパルス列を出力する。したがって、アナログスイッチ30から出力される同期整流出力が半波整流波形よりわずかに前方にずれている場合には、図8(G)に示すように、この前方のずれに対応するタイミングで電圧比較器50の出力がLレベルになる。
【0073】
なお、電圧比較器50は、上述した出力の他に、その論理を反転した信号を反転出力端子から出力しており、図8(H)にはその波形が示されている。
【0074】
極性判別回路24内の前段のフリップフロップ62は、電圧比較器50の出力がLレベルからHレベルに立ち上がるタイミングで(正確には電圧比較器50の出力を2つのインバータ回路60、61を通した後の信号が立ち上がるタイミングで)、同期整流回路21内の電圧比較器32の反転出力端子から出力される信号の論理を取り込んで保持する。図8(G)および(D)に示すように、電圧比較器50から出力される信号が立ち上がる際には、電圧比較器32の反転出力端子から出力される信号がHレベルとなっているため、図8(I)に示すように、この論理Hが前段のフリップフロップ62によって保持される。
【0075】
また、後段のフリップフロップ63は、前段のフリップフロップ62の出力を次に電圧比較器50の出力がLレベルからHレベルに立ち上がるタイミングで取り込んで保持し、図8(J)に示すように出力端子Qから論理Hの信号を出力する。なお、フリップフロップ63の反転出力端子からは、図8(K)に示すように、この論理Hを反転した論理Lの信号が出力される。
【0076】
このように、同調回路1の入力信号の周波数より同調周波数の方が高い場合には、後段のフリップフロップ63の出力端子Qから論理Hの信号が出力され、反転出力端子からは論理Lの信号が出力され、トライステートバッファ700はバッファとして動作し、トライステートバッファ702の出力はハイインピーダンスになる。
【0077】
なお、トライステートバッファ702の出力端は抵抗708および716を介して接地されているため、この出力端の電位は図8(M)に示すように0Vとなる。
【0078】
ところで、トライステートバッファ700は、入力端子に電圧比較器50の反転出力端が、出力端子に抵抗710を介してオペアンプ704の反転入力端子が接続されている。このため、制御端子に論理Hの信号が入力されてトライステートバッファ700が単なるバッファとして動作すると、電圧比較器50の反転出力端から出力される信号が抵抗710を介してオペアンプ704の反転入力端子に入力される。
【0079】
このようにしてオペアンプ704の反転入力端子に正極性のパルスが入力されると、このパルス入力に対応してオペアンプ704の出力端子の電圧が下がる。ところで、実際にはオペアンプ704の反転入力端子とアースとの間にはキャパシタ720が、オペアンプ704の出力端子と反転入力端子との間にはキャパシタ714がそれぞれ接続されており、出力電圧が平滑化されるため、図8(N)に示すように、オペアンプ704を含む差動増幅器は、トライステートバッファ700を介して入力される信号のパルス幅に対応する分だけ出力電圧、すなわち制御電圧がなだらかに低下する。
【0080】
このようにして、同調回路1にフィードバックされる制御電圧が低くなって同調回路1の同調周波数を低い方に変化させる。このような制御は、同調回路1の入力信号の周波数と同調周波数のずれがなくなるまで繰り返され、所定時間経過後に同調周波数が入力信号の周波数に一致する。
【0081】
〔C−2.入力信号の周波数より同調周波数の方が低い場合〕
図9は、同調回路1に入力される信号の周波数に比べて同調回路1の同調周波数が低い場合のタイミング図であり、周波数制御回路2内の各構成の入出力タイミングが示されている。図8と同様に、図9(A)〜(N)は図7の回路図において示した符号A〜Nに対応している。
【0082】
同調回路1の入力信号の周波数より同調周波数の方が低い場合には、2つの移相回路110C、130Cを合わせた位相シフト量の合計が360°より大きくなるため、ある時点での同調回路1に入出力される2つの信号を観察すると、図9(A)、(B)に示すような位相関係となる。
【0083】
同期整流回路21内の電圧比較器32からは同調回路1の同調出力に同期した信号(図9(C))が出力され、レベルシフタ34ではこの信号を反転増幅すると同時に所定のレベルシフトを行う(図9(E))。アナログスイッチ30はレベルシフタ34の出力信号の電圧レベルが正極性のときだけ同調回路1の入力信号を通過させるため、図9(F)に示す出力波形となる。
【0084】
したがって、パルス変換回路23内の電圧比較器50からは、図9(F)に示す出力波形において電圧レベルが負極性となるタイミングで0Vに、それ以外のタイミングでは所定の正電圧を有するパルス列が出力される(図9(G))。
【0085】
ところで、極性判別回路24内のフリップフロップ62は、このパルス列の立ち上がりに同期して、同期整流回路21内の電圧比較器32の反転出力端子から出力される信号(図9(D))を取り込んで保持するが、上述した矩形波の立ち上がりのタイミングと図9(D)に示した電圧比較器32の出力の立ち下がりのタイミングとはほぼ同時であるため、このままではフリップフロップ62の入力データが確定する前にデータの取り込みを行うおそれがある。インバータ回路60、61は、このような不都合を回避するために挿入された遅延回路であり、データの取り込みタイミングを所定時間遅延することにより、入力データが確定する前にデータを取り込むことを防止している。
【0086】
なお、図7に示す構成では2つのインバータ回路60、61を用いて遅延回路を構成しているが、4つ以上のインバータ回路や論理を反転しない複数のバッファを用いる場合等、遅延回路を実現する手法については種々のものが考えられる。
【0087】
このようにして、極性判別回路24内の2つのフリップフロップ62、63のそれぞれは、同期整流回路21内の電圧比較器32の反転出力端子から出力される信号の0V部分(論理Lに相当する)を取り込むため、後段のフリップフロップ63の出力端子Qとその反転出力端子からは図9(J)、(K)に示すように論理Lおよび論理Hの信号がそれぞれ出力される。
【0088】
このフリップフロップ63の各出力信号は、図8に示した場合、すなわち入力信号の周波数よりも同調周波数の方が高い場合と比べると、反対の論理状態を有しており、電圧合成回路25内のトライステートバッファ702のみがバッファとして動作する(図9(L)、(M))。したがって、オペアンプ704を含んで構成される差動増幅器の非反転入力端子に所定のパルス幅を有する正極性のパルスが入力され、この差動増幅器から同調回路1に向けて出力される制御電圧がなだらかに上昇して(図9(N))、同調回路1の同調周波数を高い方に変化させる。このような制御は、同調回路1の入力信号の周波数と同調周波数のずれがなくなくまで繰り返され、所定時間経過後に同調周波数が入力信号の周波数に一致する。
【0089】
このように、図7に詳細を示す周波数制御回路2は、同調回路1の入出力信号間の位相差がなくなるように制御を行うため、同調周波数が常に入力信号の周波数に追従して一致するようになる。したがって、例えばスーパーヘテロダイン方式の受信機に用いた場合においては、入力される放送波等のキャリアの周波数に容易に同調周波数を一致させることができる。
【0090】
また、周波数制御回路2により同調周波数の制御を行う際は、同調回路1内部の帰還ループのループゲインが1未満になるように制御するため、同調回路1が発振するおそれはなく、安定した同調動作が行われる。
【0091】
また、本実施形態の同調機構を実現する同調回路1および周波数制御回路2は、フリップフロップ等の各種のデジタル回路やオペアンプ、キャパシタ、抵抗によって構成されており、いずれの素子も半導体基板上に形成することができることから、同調機構全体あるいは同調機構やその周辺回路を含む全体を半導体基板上に集積化することができる。
【0092】
特に、同調機構全体を集積化した場合には、製造したチップ毎に回路定数に大きなばらつきが生じて周波数特性が一定しないことが考えられるが、このような場合であっても本実施形態の同調機構によれば、同調周波数の設定時にはPLL制御により、周波数設定後は所定周波数を有する入力信号に追随するように同調回路1の同調周波数が変化するため、同調特性のばらつきが実際の同調特性に影響することはなく、常に安定した特性が得られる。
【0093】
また、同調機構全体を集積化した場合には、使用時の温度変化に伴って抵抗等の各種の素子定数が変化することも考えられるが、本実施形態の同調制御方式では常に入力信号の周波数に一致するような制御を行っているため、各種の素子定数が変化した場合であっても適度なフィードバックがかかり、同調周波数の変動を抑制できる。
【0094】
なお、図7に示した周波数制御回路2内の電圧合成回路25は、トライステートバッファを含んで構成されているが、トライステートバッファ以外の素子、例えばノアゲート等の論理素子やアナログスイッチを用いて構成することもできる。
【0095】
〔第2の実施形態〕
図10は、同調機構の第2の実施形態の構成を示す回路図である。同図に示す同調機構は、図7と同様の構成を有する同調回路1、同調検出回路4、同期整流回路21、パルス変換回路23および極性判別回路24を含んでいる。
【0096】
パルス変換回路23内部の電圧比較器50の出力端子には、図7と同様にトライステートバッファ700、702が接続され、これらトライステートバッファ700、702にはそれぞれトライステートバッファ801、802がさらに接続されている。これらトライステートバッファ801、802は同調検出回路4からの検出信号によって制御される。また、トライステートバッファ700、702の出力端子にはそれぞれプルダウン抵抗803、804が接続されている。
【0097】
一方、PLL制御回路3は、発振器31、位相比較器32、チャージポンプ33およびローパスフィルタ34の他に、トライステートバッファ35、36を含んで構成されている。トライステートバッファ35、36は同様に同調検出回路4からの検出信号によって制御される。
【0098】
トライステートバッファ35、801の出力は互いに接続されてチャージポンプ33の一方の入力端子に入力され、同様にトライステートバッファ36、802の出力は互いに接続されてチャージポンプ33の他方の入力端子に入力される。
【0099】
位相比較器32は2つの出力端子X、Yを備えており、各出力端子X、Yからは、互いに位相の異なるパルス信号が出力される。例えば、同調回路1の出力信号と発振器31から出力される信号の周波数が等しい場合には、位相比較器32の2つの出力端X、Yからは周期およびパルス幅が等しいパルスが交互に出力され、チャージポンプ33に内蔵されたコンデンサに対する充電量と放電量が等しくなり、チャージポンプ33の出力電圧の平均レベルは所定の値に維持される。これに対し、位相比較器32の2入力の周波数が異なる場合には、位相比較器32の2つの出力端X、Yのそれぞれから出力されるパルス列のパルス幅に差が生じるため、チャージポンプ33に内蔵されたコンデンサに対する充放電のバランスがくずれて充電過多あるいは放電過多の状態となり、チャージポンプ33の出力電圧の平均レベルが一方向に変化する。
【0100】
一方、トライステートバッファ700、702は、極性判別回路24内の後段のフリップフロップ63の出力端子の論理に従って動作しており、一方のトライステートバッファからパルスが出力されているときには、他方のトライステートバッファの出力はハイインピーダンス状態になる。すなわち、同調回路1の入出力信号の位相のずれ方向に応じていずれか一方のトライステートバッファからのみパルスが出力される。
【0101】
このように、位相比較器32と、トライステートバッファ700、702からは、機能的に等しい信号が出力されるため、図10に示す同調機構では、位相比較器32の出力とトライステートバッファ700、702の出力とを、トライステートバッファ35、36、800、801を介してチャージポンプ33に入力することにより、回路の簡素化を図っている。
【0102】
次に、図10に示す同調機構の動作を説明する。同調機構を起動させた直後、あるいは同調周波数を切り換えた直後は、同調検出回路4から出力される検出信号はローレベルになり、トライステートバッファ801、802の出力はハイインピーダンスになるとともに、トライステートバッファ35、36はバッファとして動作し、位相比較器32の出力はトライステートバッファ35、36を介してチャージポンプ33に供給される。チャージポンプ33の出力はローパスフィルタ34を介して同調回路1にフィードバックされる。また、このとき、同調回路1内部の帰還ループのループゲインは同調検出回路4からの検出信号によって1以上に設定されるため、同調回路1は所望の発振周波数で発振するようにPLL制御回路3によってPLL制御される。
【0103】
同調回路1が所望の周波数で安定して発振するようになると、同調検出回路4の出力が反転してハイレベルになり、トライステートバッファ35、36の出力がハイインピーダンスになるとともに、トライステートバッファ801、802がバッファとして動作する。したがって、パルス変換回路23の出力はチャージポンプ33およびローパスフィルタ34を介して同調回路1にフィードバックされる。また、入力切換回路5が切り換わって同調回路1に入力信号が入力され、同調回路1は入力信号の中に含まれる所定の周波数成分のみを抽出する同調動作を行う。
【0104】
なお、図10に示した回路図において、トライステートバッファ801、802を設ける代わりに、図7と同様に、トライステートバッファ700、702の各制御端子にアンドゲートを接続し、同調検出回路4の出力に応じてトライステートバッファ700、702の出力を切り換えてもよい。
【0105】
〔同調回路の第1の変形例〕
図2に示す同調回路1は、CR回路を含む移相回路110C、130Cを縦続接続しているが、CR回路をLR回路に置き換えることも可能である。
【0106】
図11に示す移相回路110Lは、図2に示した移相回路110C内のキャパシタ114と可変抵抗116からなるCR回路を、可変抵抗116とインダクタ117からなるLR回路に置き換えた構成を有している。また、図12に示す移相回路130Lは、図2に示した移相回路130C内のキャパシタ134と抵抗136からなるCR回路を、抵抗136とインダクタ137からなるLR回路に置き換えた構成を有している。
【0107】
図11に示す移相回路110Lは図2に示した前段の移相回路110Cと等価であり、図12に示す移相回路130Lは図2に示す後段の移相回路130Cと等価であるため、図2に示した2つの移相回路110C、130Cの少なくとも一方を、図11あるいは図12に示す移相回路110L、130Lに置き換えることができる。
【0108】
ところで、同調回路1の内部に、移相回路110Cを含む場合と、移相回路110Lを含む場合では、同調周波数の制御方向が反対になるため、単に移相回路110Cを移相回路110Lに置き換えただけでは、同調周波数は安定しない。したがって、移相回路110Cを移相回路110Lに置き換える場合には、図1に示す位相比較器32の入力端A、Bと同調回路1および発振器31との接続を逆にするか、あるいは位相比較器32の出力端X、Yとチャージポンプ33との接続を逆にする必要がある。
【0109】
〔同調回路の第2の変形例〕
図13は、同調回路の第2の変形例を示す回路図である。同図に示す同調回路1Aに含まれる前段の移相回路210Cは、内部に分圧回路を含んでいない代わりに、抵抗118′の抵抗値よりも抵抗120′の抵抗値を大きく設定することにより、移相回路210Cの利得を1より大きくしている。
【0110】
同様に、後段の移相回路230Cは、内部に分圧回路を含んでいない代わりに、抵抗138′の抵抗値よりも抵抗140′の抵抗値を大きく設定することにより、移相回路230Cの利得を1より大きくしている。
【0111】
抵抗119および139は、移相回路210Cおよび230Cの利得の変動を抑えるために設けられており、抵抗119および139の抵抗値Rは、R=mr/(m−1)の関係を満たすように設定するのが望ましい。ただし、rは抵抗118′および138′の抵抗値、mrは抵抗120′および140′の抵抗値である。なお、抵抗119および抵抗139の一方端はグランドレベル以外の固定電位に接続してもよい。
【0112】
なお、図13に示す同調回路1Aは、移相回路内にCR回路を含む例を示しているが、CR回路をLR回路に置き換えることも可能である。例えば、図14に示す移相回路210Lは図13に示した前段の移相回路210Cと等価であり、移相回路210Cとの置き換えが可能である。同様に、図15に示す移相回路230Lは図13に示した後段の移相回路230Cと等価であり、移相回路130Cとの置き換えが可能である。
【0113】
〔同調回路の第3の変形例〕
図16は同調回路の第3の変形例を示す回路図である。同図に示す同調回路1Bの基本的な構成は図2に示した同調回路1と同じであり、前段の移相回路110Cのさらに前段にトランジスタによるホロワ回路50を挿入した点で図2に示す同調回路1と相違している。なお、図16に示すホロワ回路50は、いわゆるソースホロワ回路で構成されているが、エミッタホロワ回路で構成してもよい。
【0114】
このように、前段の移相回路110C等のさらに前段にトランジスタによるホロワ回路を縦続接続すれば、図2に示した同調回路1等と比較して、帰還抵抗170や入力抵抗174の抵抗値を大きくすることができる。特に、同調回路全体を半導体基板上に集積化するような場合には、帰還抵抗170等の抵抗値を小さくしようとすると素子の占有面積を大きくしなければならないため、ある程度抵抗値が大きい方が望ましい。したがって、集積化する場合などは、図16に示すようなホロワ回路50を接続するのが有効である。
【0115】
〔同調回路の第4の変形例〕
図17は同調回路の第4の変形例を示す回路図である。同図に示す同調回路1Cは、図2に示した移相回路110Cから抵抗121および123を除いた構成を有する移相回路310Cと、移相回路130Cから抵抗141および143を除いた構成を有する移相回路330Cと、非反転回路150とを縦続接続したものである。
【0116】
非反転回路150は、オペアンプ152と抵抗154および156によって構成されており、2つの抵抗154、156の抵抗比に応じた所定の利得を有している。したがって、帰還ループを形成した際の損失をこの利得で補うことができ、帰還ループのループゲインを容易に1以上に設定することができる。また、非反転回路150に電力増幅段としての機能を持たせることもできる。
【0117】
なお、図17に示した非反転回路150は、図13に示した同調回路1Aの帰還ループの一部に接続することも可能である。
【0118】
〔同調回路の第5の変形例〕
図18は同調回路の第5の変形例を示す回路図である。同図に示す同調回路1Dは、図17に示した後段の移相回路330Cの代わりに移相回路310C′を接続し、非反転回路150の代わりに位相反転回路180を接続したものである。移相回路310C′は、可変抵抗116の代わりに抵抗値が固定の抵抗115が接続されている他は、前段の移相回路310Cと同じ構成を有している。
【0119】
位相反転回路180によって信号が反転するため、2つの移相回路310Cおよび310C′を合わせた位相シフト量が180°となる周波数において、帰還ループ全体での位相シフト量は360°となり、この周波数で所定の同調動作が行われる。
【0120】
一方、図19は、移相回路310Cおよび310C′の代わりに、移相回路330C′および330Cと、位相反転回路180とを縦続接続した同調回路1Eの構成を示す回路図である。同調回路1Eも、同調回路1Dと同様に、2つの移相回路330C′および330Cと位相反転回路180を合わせた位相シフト量の合計は所定の周波数において360°となり、この周波数で所定の同調動作が行われる。
【0121】
〔同調回路の第6の変形例〕
図20は、同調回路の第6の変形例を示す回路図である。同図に示す同調回路1Fは、2つの移相回路410C、430Cと、非反転回路450と、非反転回路450の出力側に接続された分圧回路160と、帰還抵抗470と、入力抵抗474とを含んで構成されている。帰還抵抗470は0Ωから有限の抵抗値を有している。また、帰還抵抗470と直列に接続されたキャパシタ472は直流電流を阻止するためのものである。
【0122】
図20に示す前段の移相回路410Cは、ゲートが移相回路410Cの入力端に接続されたFET412と、このFET412のソース・ドレイン間に直列に接続されたキャパシタ414および可変抵抗416により構成されるCR回路と、FET412のドレインと正電源との間に接続された抵抗418と、FET412のソースとアースとの間に接続された抵抗420とを含んで構成されている。なお、移相回路410C内の抵抗426はFET412に適切なバイアス電圧を印加するためのものである。また、FET412および後述するFET432は、少なくとも一方をバイポーラトランジスタに置き換えてもよい。
【0123】
可変抵抗416は、外部からの制御電圧に応じて抵抗値が変更可能であり、例えばFETのチャネル抵抗を用いて形成され、制御端子194を介して外部から供給される制御電圧をゲートに印加することにより抵抗値が設定される。
【0124】
ここで、上述したFET412のソースおよびドレインに接続された2つの抵抗418、420の抵抗値はほぼ等しく設定されており、ゲート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FET412のソースから出力され、位相が反転するとともにソースから出力される信号と振幅が等しい信号がFET412のドレインから出力される。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。
【0125】
可変抵抗416の両端電圧をVR1、キャパシタ414の両端電圧をVC1、キャパシタ414と可変抵抗416の接続点とグランドレベルとの電位差を出力電圧Eo とすると、これらの関係は図21のベクトル図で表され、出力信号の振幅は周波数に関係なく一定であって、位相シフト量は図21に示すφ3 で表される。
【0126】
一方、図20に示す後段の移相回路430Cは、ゲートが移相回路430Cの入力端に接続されたFET432と、このFET432のソース・ドレイン間に直列に接続された抵抗436およびキャパシタ434と、FET432のドレインと正電源との間に接続された抵抗438と、FET432のソースとアースとの間に接続された抵抗440とを含んで構成されている。なお、移相回路430C内の抵抗446はFET432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430Cと410Cの間に挿入されたキャパシタ448は直流電流阻止用である。
【0127】
この移相回路430Cの基本的な構成は前段の移相回路410Cと同じであり、抵抗436とキャパシタ434からなるCR回路の接続を前段の移相回路410C内のキャパシタ414と可変抵抗416からなるCR回路の接続と反対にした点が異なっている。
【0128】
移相回路430Cの出力電圧Eo とキャパシタ434の両端電圧VC2および抵抗436の両端電圧VR2との関係は図22のベクトル図で表され、出力信号の振幅は周波数に関係なく一定であって、位相シフト量は図22に示すφ4 で表される。
【0129】
このようにして、2つの移相回路410C、430Cのそれぞれにおいて位相が所定量シフトされ、2つの移相回路を合わせた位相シフト量の合計は所定の周波数において360°になる。
【0130】
また、非反転回路450は、ドレインと正電源との間に抵抗454が、ソースとアースとの間に抵抗456がそれぞれ接続されたFET452と、ベースがFET452のドレインに接続されているとともにコレクタが抵抗460を介してソースに接続されたトランジスタ458と、FET452に適切なバイアス電圧を印加するための抵抗462とを含んで構成されている。
【0131】
非反転回路450の増幅度は、上述した抵抗454、456、460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20に示した2つの移相回路410C、430Cおよび抵抗470を含んで形成される帰還ループのループゲインを調整できる。
【0132】
なお、図20に示した同調回路1Fは、2つの移相回路をともにCR回路を含んで構成したが、少なくとも一方の移相回路をLR回路を含む移相回路に置き換えることもできる。
【0133】
図23および図24は、LR回路を含む移相回路410L、430Lの構成を示す回路図である。図20に示した2つの移相回路410C、430Cの少なくとも一方を移相回路410L、430Lに置き換えることができる。
【0134】
〔同調回路の第7の変形例〕
図25は、同調回路の第7の変形例を示す回路図である。同図に示す同調回路1Gは、図20に示した前段の移相回路410Cと、移相回路410C内の可変抵抗416の抵抗値を固定にした移相回路410C′と、位相反転回路480とを縦続接続し、位相反転回路480の出力を抵抗470を介して前段の移相回路410Cの入力側に帰還させている。
【0135】
位相反転回路480によって信号が反転するため、2つの移相回路410Cおよび410C′を合わせた位相シフト量が180°となる周波数において、帰還ループ全体での位相シフト量は360°となり、この周波数で所定の同調動作が行われる。
【0136】
図26は、移相回路410Cの代わりに移相回路430C′、430Cを縦続接続し、その後段に位相反転回路480を接続した同調回路1Hの構成を示す回路図である。同調回路1Hも、同調回路1Gと同様に、2つの移相回路430C′、430Cと位相反転回路480を合わせた位相シフト量の合計が所定の周波数において360°となり、この周波数で所定の同調動作が行われる。
【0137】
〔同調回路の第8の変形例〕
図27は、同調回路の第8の変形例を示す回路図である。同図に示す同調回路1Jは、入力される交流信号の位相を変えずに出力する非反転回路550と、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510C、530Cと、帰還抵抗570とを含んで構成されている。
【0138】
非反転回路550は、バッファ回路として機能するものであり、例えばエミッタホロワ回路やソースホロワ回路等により構成されている。なお、直接接続した場合の損失等を最小限に抑えるように帰還抵抗570等の各素子の素子定数を選定した場合には、この非反転回路550を省略して同調回路1Jを構成してもよい。
【0139】
図27に示す前段の移相回路510Cは、2入力の差分電圧を所定の増幅度で増幅して出力する差動増幅器512と、入力された交流信号の位相を所定量シフトさせて差動増幅器512の非反転入力端子に入力するキャパシタ514および可変抵抗516と、入力された交流信号の位相を変えずにその電圧レベルを約1/2に分圧して差動増幅器512の反転入力端子に入力する抵抗518および520とを含んで構成されている。
【0140】
可変抵抗516は、外部からの制御電圧に応じて抵抗値が変更可能であり、例えばFETのチャネル抵抗を用いて形成され、制御端子194を介して外部から供給される制御電圧をゲートに印加することにより抵抗値が設定される。
【0141】
図28は、図27に示す移相回路510C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。
【0142】
同図に示すように、可変抵抗516の両端に現れる電圧VR1とキャパシタ514の両端に現れる電圧VC1は互いに位相が90°ずれており、これらをベクトル的に加算したものが移相回路510Cの入力電圧Ei に相当する。したがって、入力電圧Ei の振幅が一定で周波数のみが変化した場合には、図28に示す半円の円周に沿って可変抵抗516の両端電圧VR1とキャパシタ514の両端電圧VC1とが変化する。
【0143】
また、差動増幅器512の非反転入力端子に印加される電圧(可変抵抗516の両端電圧VR1)から反転入力端子に印加される電圧(抵抗520の両端電圧Ei /2)をベクトル的に減算したものが差分電圧Eo ′となり、この差分電圧Eo ′を所定の増幅度で増幅したものが差動増幅器512の出力電圧Eo となる。
【0144】
また、図28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、入力電圧Ei 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、入力電圧Ei を基準として時計回り方向(位相遅れ方向)に180°から270°まで変化する。そして、移相回路510C全体の位相シフト量φ5 は、周波数に応じて180°から360°まで変化する。
【0145】
一方、図27に示す後段の移相回路530Cは、2入力の差分電圧を所定の増幅度で増幅して出力する差動増幅器532と、入力された交流信号の位相を所定量シフトさせて差動増幅器532の非反転入力端子に入力するキャパシタ534および抵抗536と、入力された交流信号の位相を変えずにその電圧レベルを約1/2に分圧して差動増幅器512の反転入力端子に入力する抵抗538および540とを含んで構成されている。
【0146】
図29は、図27に示した移相回路530C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。
【0147】
同図に示すように、キャパシタ534の両端に現れる電圧VC2と抵抗536の両端に現れる電圧VR2は、互いに位相が90°ずれており、これらをベクトル的に加算したものが入力電圧Ei となる。したがって、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29に示す半円の円周に沿ってキャパシタ534の両端電圧VC2と抵抗536の両端電圧VR2とが変化する。
【0148】
また、差動増幅器532の非反転入力端子に印加される電圧(キャパシタ534の両端電圧VC2)から反転入力端子に印加される電圧(抵抗540の両端電圧Ei /2)をベクトル的に減算したものが差分電圧Eo ′となり、この差分電圧Eo ′を所定の増幅度で増幅したものが差動増幅器532の出力電圧Eo となる。
【0149】
また、図29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、入力電圧Ei 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0°から90°まで変化する。そして、移相回路530C全体の位相シフト量φ6 は周波数に応じて0°から180°まで変化する。
【0150】
このようにして、2つの移相回路510C、530Cのそれぞれにおいて位相が所定量シフトされ、2つの移相回路510C、530Cを合わせた位相シフト量の合計は所定の周波数において360°になる。
【0151】
また、上述した同調回路1Jは、2つの移相回路をともにCR回路を含んで構成したが、LR回路を含む移相回路に置き換えることもできる。
【0152】
図30および図31は、LR回路を含む移相回路の構成を示す回路図である。図30に示す移相回路510Lは、図27に示した移相回路510C内のキャパシタ514と可変抵抗516からなるCR回路を、可変抵抗516とインダクタ517からなるLR回路に置き換えた構成を有している。
【0153】
また、図31に示す移相回路530Lは、図27に示した移相回路530C内のキャパシタ534と抵抗536からなるCR回路を、抵抗536とインダクタ537からなるLR回路に置き換えた構成を有している。
【0154】
図30に示す移相回路510Lは図27に示した前段の移相回路510Cと等価であり、図31に示す移相回路530Lは図27に示した後段の移相回路530Cと等価であるため、図27に示した2つの移相回路510C、530Cの少なくとも一方を移相回路510L、530Lに置き換えることができる。
【0155】
〔同調回路の第9の変形例〕
図32は、同調回路の第9の変形例を示す回路図である。同図に示す同調回路1Kは、入力される交流信号の位相を反転して出力する位相反転回路580と、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510C、510C′と、帰還抵抗570と、入力抵抗574とを含んで構成されている。
【0156】
2つの移相回路510C、510C′の入出力信号の位相関係は図28を用いて説明した通りであり、所定の周波数において、2つの移相回路510Cを合わせた位相シフト量の合計は180°となる。
【0157】
また、2つの移相回路510C、510C′の前段に接続された位相反転回路580は、入力される交流信号の位相を反転するものであり、例えば、エミッタ接地回路やソース接地回路あるいはオペアンプと抵抗を組み合わせた回路によって構成される。
【0158】
位相反転回路580によって信号が反転するため、2つの移相回路510Cおよび510C′を合わせた位相シフト量が180°となる周波数において、帰還ループ全体での位相シフト量は360°となり、この周波数で所定の同調動作が行われる。
【0159】
図33は、移相回路510C′、510Cの代わりに移相回路530C′、530Cを2段縦続接続した同調回路1Lの構成を示す回路図である。同調回路1Lも、同調回路1Kと同様に、2つの移相回路530C′、530Cと位相反転回路580を合わせた位相シフト量の合計が所定の周波数において360°となり、この周波数で所定の同調動作が行われる。
【0160】
ところで、上述した同調回路1C、1D、1E、1F、1G、1H、1J等は、非反転回路と2つの移相回路あるいは位相反転回路と2つの移相回路を含んで構成されており、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、あるいは上述した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。
【0161】
〔その他の実施形態〕
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【0162】
例えば、上述した同調回路1、1A、1B、1C、1D、1Eは、オペアンプを含む移相回路を用いて同調回路を構成することにより高い安定度を実現することができるが、同調回路を構成する場合にはオフセット電圧や電圧利得はそれほど高精度のものが要求されないため、所定のゲインを有する差動増幅器を各移相回路内のオペアンプの代わりに使用してもよい。
【0163】
図34は、オペアンプの構成の中で移相回路の動作に必要な部分を抽出した回路図であり、全体が所定のゲインを有する差動増幅器として動作する。同図に示す差動増幅器は、FETにより構成された差動入力段100と、この差動入力段100に定電流を与える定電流回路102と、定電流回路102に所定のバイアス電圧を与えるバイアス回路104と、差動入力段100に接続された出力アンプ106とによって構成されている。同図に示すように、実際のオペアンプに含まれている電圧利得を稼ぐための多段増幅回路を省略して、差動増幅器の構成を簡略化し、広帯域化を図ることができる。このように、回路の簡略化を行うことにより、動作周波数の上限を高くすることができるため、その分この差動増幅器を用いて構成した同調回路の出力周波数の上限を高くすることができる。
【0164】
また、上述した同調回路1等に含まれる移相回路10C等には可変抵抗16が含まれている。この可変抵抗16はさらに具体的には接合型あるいはMOS型の電界効果トランジスタ(FET)のチャネル抵抗を利用して実現することができる。FETのソース・ドレイン間に形成されるチャネルを抵抗体として利用して可変抵抗16の代わりに使用すると、ゲート電圧を可変に制御してこのチャネル抵抗をある範囲で任意に変化させて各移相回路における位相シフト量を変えることができる。
【0165】
また、可変抵抗を1つのFET、すなわちpチャネルあるいはnチャネルのFETによって構成する代わりに、pチャネルのFETとnチャネルのFETとを並列接続して1つの可変抵抗を構成し、各FETのゲートとサブストレート間に大きさが等しく極性が異なるゲート電圧を印加して抵抗値を可変してもよい。2つのFETを組み合わせて可変抵抗を構成すれば、FETの非線形領域の改善を行うことができるため、同調信号の歪みを軽減できる。
【0166】
また、上述した各実施形態において示した移相回路10C等は、キャパシタ14等と直列に接続された可変抵抗16等の抵抗値を変化させて位相シフト量を変化させることにより全体の同調周波数を変えるようにしたが、キャパシタ14等の静電容量を変化させることにより全体の同調周波数を変えるようにしてもよい。
【0167】
例えば、2つの移相回路の中の少なくとも一方に含まれるキャパシタ14等を可変容量素子に置き換えてこの静電容量を可変することにより、各移相回路による移相シフト量を変化させて同調周波数を変えることができる。さらに具体的には、上述した可変容量素子をアノード・カソード間に印加する逆バイアス電圧が変更可能な可変容量ダイオードによって、あるいはゲート電圧によってゲート容量が変更可能なFETによって形成することができる。
【0168】
なお、上述した可変容量素子に印加する逆バイアス電圧を可変するには、この可変容量素子と直列に直流電流阻止用のキャパシタを接続すればよい。
【0169】
また、上述した同調回路1等では、帰還インピーダンス素子として抵抗値が固定の帰還抵抗70を用い、入力インピーダンス素子として抵抗値が固定の入力抵抗74を用いるようにしたが、少なくとも一方の抵抗を可変抵抗により構成して、同調回路1等における同調帯域幅を可変するようにしてもよい。
【0170】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、同調回路への入力信号の入力を遮断して同調回路を発振させた状態で同調回路に対してPLL制御を行うため、所望の同調周波数を迅速かつ精度よく設定できるようになる。また、同調回路に所望の同調周波数が安定して設定された後は、同調回路のループゲインを所定値未満に設定して同調動作を行わせ、同調回路の入出力信号間の位相差に基づいて同調周波数を制御するため、同調周波数を入力信号の周波数に精度よく一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の同調制御方式を適用した同調機構の一実施形態のブロック図である。
【図2】図1に示した同調回路の詳細構成を示す回路図である。
【図3】図2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4】図3に示した移相回路の入出力電圧の大きさと位相の関係を示す図である。
【図5】図2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6】図5に示した移相回路の入出力電圧の大きさと位相の関係を示す図である。
【図7】周波数制御回路の詳細構成を示す回路図である。
【図8】同調回路への入力信号の周波数よりも同調周波数の方が高い場合のタイミング図である。
【図9】同調回路への入力信号の周波数よりも同調周波数の方が低い場合のタイミング図である。
【図10】同調機構の第2の実施形態の構成を示す回路図である。
【図11】LR回路を内部に含む移相回路の構成を示す回路図である。
【図12】LR回路を内部に含む移相回路の他の構成を示す回路図である。
【図13】同調回路の第2の変形例を示す回路図である。
【図14】LR回路を内部に含む移相回路の構成を示す回路図である。
【図15】LR回路を内部に含む移相回路の他の構成を示す回路図である。
【図16】同調回路の第3の変形例を示す回路図である。
【図17】同調回路の第4の変形例を示す回路図である。
【図18】位相反転回路を含む同調回路の構成を示す回路図である。
【図19】位相反転回路を含む同調回路の他の構成を示す回路図である。
【図20】同調回路の第6の変形例を示す回路図である。
【図21】図20に示す前段の移相回路の入出力電圧の大きさと位相の関係を示す図である。
【図22】図20に示す後段の移相回路の入出力電圧の大きさと位相の関係を示す図である。
【図23】LR回路を内部に含む移相回路の構成を示す回路図である。
【図24】LR回路を内部に含む移相回路の他の構成を示す回路図である。
【図25】同調回路の第7の変形例を示す回路図である。
【図26】位相反転回路を含む同調回路の構成を示す回路図である。
【図27】位相反転回路を含む同調回路の他の構成を示す回路図である。
【図28】図27に示す前段の移相回路の入出力電圧の大きさと位相の関係を示す図である。
【図29】図27に示す後段の移相回路の入出力電圧の大きさと位相の関係を示す図である。
【図30】LR回路を内部に含む移相回路の構成を示す回路図である。
【図31】LR回路を内部に含む移相回路の他の構成を示す回路図である。
【図32】位相反転回路を含む同調回路の構成を示す回路図である。
【図33】位相反転回路を含む同調回路の他の構成を示す回路図である。
【図34】オペアンプの構成の中で移相回路の動作に必要な部分を抽出した回路図である。
【符号の説明】
1 同調回路
2 周波数制御回路
3 PLL制御回路
4 同調検出回路
5 入力切換回路
6 制御信号切換回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tuning control system that extracts only a desired frequency component.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
Various tuning amplifiers using active elements and reactance elements have been proposed and put into practical use. 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 and the gain at the tuning frequency change when the maximum attenuation is adjusted.
[0003]
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 amount without interfering with each other. Also, it has been difficult to form a tuning amplifier that can adjust the tuning frequency and the maximum attenuation amount by an integrated circuit.
[0004]
Even if components other than the inductor included in the tuning amplifier are formed on the semiconductor substrate, the element constants of the resistors and capacitors vary from production lot to production lot, making it difficult and practical to obtain the desired tuning frequency. There wasn't.
[0005]
The present invention was created in view of the above points, and its purpose is suitable for integration, and even when integrated, a tuning control system that can be easily adjusted to a desired tuning frequency. Is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a tuning control system according to claim 1 includes a PLL control circuit that performs PLL control on the tuning circuit, and a frequency control that matches the tuning frequency of the tuning circuit with the frequency of the input signal of the tuning circuit. A circuit and a tuning control circuit. When the desired tuning frequency is not stably set in the tuning circuit, the tuning control circuit sets the loop gain of the feedback loop formed in the tuning circuit to a predetermined value or more to oscillate the tuning circuit. The PLL control is performed by the PLL control circuit. Therefore, a desired tuning frequency is set quickly and accurately in the tuning circuit. On the other hand, when a desired tuning frequency is stably set in the tuning circuit, the tuning control circuit sets the loop gain below a predetermined value and extracts only the tuning frequency component from the input signal of the tuning circuit. For this reason, the fluctuation | variation of a tuning frequency is suppressed.
[0007]
The tuning control system according to claim 2 is provided with an input switching means for inputting an input signal to the tuning circuit only when the tuning frequency of the tuning circuit is set.
[0008]
In the tuning control system according to the third aspect, the output of the PLL control circuit is input to the frequency control circuit, and when setting the tuning frequency of the tuning circuit, a signal corresponding to the output of the PLL control circuit is output from the frequency control circuit. The tuning circuit oscillates by this signal. On the other hand, after the tuning frequency of the tuning circuit is set, a signal corresponding to the phase difference between the input and output signals of the tuning circuit is output from the frequency control circuit, and the tuning circuit performs a tuning operation by this signal.
[0009]
The tuning control system according to claim 4 pays attention to the fact that the phase comparison result by the PLL control circuit coincides when the desired tuning frequency is stably set in the tuning circuit, and tunes based on the phase comparison result by the PLL control circuit. It is determined whether the tuning frequency of the circuit has been set.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, the tuning control system includes two opening / closing means for passing or blocking a signal having a pulse width corresponding to the phase difference according to the polarity of the phase difference between the input and output of the tuning circuit. Then, when setting the tuning frequency of the tuning circuit, the tuning control circuit supplies a voltage according to the comparison result by the phase comparator to the charge pump to perform PLL control on the tuning circuit, thereby tuning the tuning circuit. After the frequency is set, the outputs of the two switching means are supplied to the charge pump so that the tuning frequency matches the frequency of the input signal to the tuning circuit.
[0011]
In the tuning control system according to the sixth aspect, two phase shift circuits each including a differential amplifier and a series circuit are connected in cascade to constitute a tuning circuit.
[0012]
In the tuning control system according to claim 7, a first resistor is connected between the inverting input terminal of the differential amplifier and the series circuit, and a second resistor is connected between the output terminal and the inverting input terminal of the differential amplifier. Connecting. The amplitude of the tuning signal can be adjusted by changing the resistance ratio of the first and second resistors.
[0013]
In the tuning control system according to the eighth aspect, the first voltage dividing circuit is connected to the output terminal of the differential amplifier, and the output of the subsequent phase shift circuit is fed back to the input side of the differential amplifier via the voltage dividing circuit. . By providing a voltage dividing circuit, a loop gain can be earned.
[0014]
In the tuning control system according to claim 9, a first resistor is provided between the inverting input terminal of the differential amplifier and the series circuit, and a second resistor is provided between the output terminal and the inverting input terminal of the differential amplifier. A third resistor connected to the inverting input terminal of the differential amplifier and grounded at the other end is provided. Since the third resistor is provided, the amplitude variation of the tuning output can be suppressed even if the resistance ratio between the first resistor and the second resistor is other than 1.
[0015]
In the tuning control system according to the tenth aspect, a potential difference between the potential of the output terminal of the voltage dividing circuit and the potential of the connection portion between the capacitor or the inductor and the resistor in the series circuit is amplified by the differential amplifier and outputted.
[0016]
In the tuning control system according to the eleventh aspect, a non-inverting circuit is inserted into a part of a feedback loop formed by two phase shift circuits connected in cascade. Even if a loss occurs by passing through the phase shift circuit, a gain can be gained by the non-inverting circuit.
[0017]
In the tuning control system according to the twelfth aspect, a phase inversion circuit is inserted into a part of a feedback loop formed by two cascaded phase shift circuits. Even if a loss occurs by passing through the phase shift circuit, a gain can be gained by the phase inversion circuit.
[0018]
In the tuning control system according to claim 13, a second voltage dividing circuit is connected to a part of a feedback loop formed by two phase shift circuits, and an AC signal input to the second voltage dividing circuit is used as a tuning signal. Output. The tuning signal can be amplified and output according to the voltage dividing ratio of the second voltage dividing circuit.
[0019]
The tuning control system according to claims 14 and 16 includes conversion means for converting the input AC signal into an in-phase and reverse-phase AC signal and outputting the same, and the conversion means is constituted by a transistor, for example. Each of the two phase shift circuits shifts the phase according to the frequency of the input signal.
[0020]
In the tuning control system according to claims 15 and 17, a voltage dividing circuit is inserted into a part of a feedback loop formed by two phase shift circuits and a non-inverting circuit, and an AC signal input to the voltage dividing circuit is used as a tuning signal. Output. The amplitude of the tuning output can be adjusted according to the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a tuning control system of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0022]
[A. Overall configuration and operation of tuning mechanism]
The tuning control system of the present invention performs PLL control on the tuning circuit so as to set a desired tuning frequency in the tuning circuit, and after the desired tuning frequency is set in the tuning circuit, between the input and output of the tuning circuit. Control is performed to detect the phase difference and make the tuning frequency coincide with the frequency of the input signal.
[0023]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the tuning mechanism. The tuning mechanism shown in FIG. 1 includes a tuning circuit 1, a frequency control circuit 2, a PLL control circuit 3, a tuning detection circuit 4, and an input switching circuit 5.
[0024]
As will be described later, the tuning circuit 1 includes two phase shift circuits, and the phase shift amount of the two phase shift circuits is set to 360 ° at a predetermined frequency. A series circuit composed of a CR circuit or an LR circuit is provided in the tuning circuit 1, and the time constant of the series circuit can be changed by a control signal from the PLL control circuit 3. That is, the PLL control circuit 3 changes and controls the time constant of the series circuit so that the total phase shift amount of the two phase shift circuits is 360 °, whereby the tuning circuit 1 oscillates at a predetermined frequency. . This predetermined frequency is a tuning frequency for the frequency control circuit 2 to perform a tuning operation.
[0025]
The frequency control circuit 2 performs a tuning operation for matching the tuning frequency with the frequency of the input signal of the tuning circuit 1. Specifically, the frequency control circuit 2 changes and controls the time constant of the series circuit described above so that the deviation between the tuning frequency and the frequency of the input signal of the tuning circuit 1 is eliminated.
[0026]
Thus, both the frequency control circuit 2 and the PLL control circuit 3 change and control the time constant of the series circuit in the tuning circuit 1, and the oscillation for the tuning circuit 1 to stably oscillate at a predetermined frequency. The conditions are the same as the tuning conditions for the tuning circuit 1 to perform a tuning operation for extracting only a predetermined frequency component.
[0027]
Specifically, the frequency control circuit 2 is configured to include a synchronous rectification circuit 21 and a control signal generation circuit 22, and synchronously rectifies the input signal of the tuning circuit 1 using the output signal of the tuning circuit 1 as a reference signal. The rectified output is supplied to the control signal generation circuit 22 at the subsequent stage.
[0028]
The control signal generation circuit 22 includes a pulse conversion circuit 23, a polarity determination circuit 24, and a voltage synthesis circuit 25. The control signal generation circuit 22 detects the phase difference between the input and output signals of the tuning circuit 1 described above, and the magnitude of this phase difference. The control signal is generated so as to eliminate the phase difference. The pulse conversion circuit 23 outputs a pulse train having a pulse width corresponding to a time interval in which a voltage component corresponding to a shift output from the synchronous rectification circuit 21 (phase shift between input and output signals of the tuning circuit 1) appears. The polarity discriminating circuit 24 discriminates the polarity of the phase difference depending on whether the voltage component corresponding to the phase shift outputted from the synchronous rectifying circuit 21 appears before or after the half-wave rectified waveform. The polarity of this phase difference indicates whether the tuning frequency is low or high with respect to the frequency of the input signal (more precisely, the frequency of the signal desired to be extracted from the input signal by passing through the tuning circuit 1). is there. The voltage synthesis circuit 25 generates a voltage according to the pulse width of the signal output from the pulse conversion circuit 23, and adds the generated voltage according to the polarity of the phase difference determined by the polarity determination circuit 24. The voltage is synthesized by subtraction, and the synthesized voltage is supplied to the tuning circuit 1 as a control signal.
[0029]
The PLL control circuit 3 includes an oscillator (OSC) 31, a phase comparator (PD) 32, a charge pump (CP) 33, and a low-pass filter (LPF) 34, and a tuning signal output from the tuning circuit 1 is predetermined. By comparing the phase with the reference frequency signal, the tuning circuit 1 is subjected to PLL control, and the tuning frequency is set. The phase comparator 32 includes two input terminals and two output terminals, and compares the phase and frequency of signals input to both input terminals. The charge pump 33 includes a capacitor therein, and charges and discharges the capacitor according to two types of pulse trains output from the two output terminals of the phase comparator 32. The low pass filter 34 removes the high frequency component from the output of the charge pump 33 to extract only the direct current component, and supplies this direct current component to the frequency control circuit 2 as a control signal for setting the tuning frequency. The oscillator 3 generates a reference frequency signal having the same frequency as the tuning frequency to be controlled to be constant. The output waveform of the oscillator 3 need not be a sine wave with little distortion, but may be a rectangular wave or a distorted sine wave. In order to stabilize the tuning frequency, the configuration of the oscillator 3 is preferably a PLL (phase locked loop) configuration using a crystal resonator.
[0030]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an oscillator 3 having a PLL configuration. The oscillator 3 shown in the figure includes an oscillator (OSC) 300 that generates a reference signal fr having a stable frequency, a phase comparator (PD) 302 that compares the phase and frequency of the reference signal fr and the feedback signal, and a phase comparison. The charge pump (CP) 304 whose output voltage changes according to the comparison result by the device 302, the low-pass filter (LPF) 306 that removes high-frequency components from the output of the charge pump 304, and the oscillation according to the output voltage of the low-pass filter 306 A voltage controlled oscillator (VCO) 308 whose frequency is controlled and a frequency divider 310 that performs a frequency dividing operation with an arbitrary frequency dividing ratio N (N is an integer) with respect to the output of the voltage controlled oscillator 308. It is configured.
[0031]
The oscillator 300 amplifies a minute vibration generated in, for example, a crystal resonator and generates a 9 kHz reference signal fr. Further, the frequency divider 310 is configured by a programmable counter in which the frequency division ratio N can be arbitrarily set by, for example, external data input, and can continuously change the frequency division ratio N by one. Therefore, when the frequency division ratio N of the frequency divider 310 is changed, the voltage-controlled oscillator 308 outputs stepped reference frequency signals at 9 kHz intervals. If a voltage-controlled oscillator is used as the oscillator 300, the tuning frequency can be changed.
[0032]
The tuning detection circuit 4 performs PLL control and outputs a signal (detection signal) indicating whether or not the tuning frequency of the tuning circuit 1 is stabilized. This detection signal is the tuning circuit 1, the PLL control circuit 3, and the input switching. Input to the circuit 5. Specifically, the tuning detection circuit 4 determines whether or not a desired tuning frequency has been set in the tuning circuit 1 by comparing the phases of the two outputs of the phase comparator 32. For example, if the phases of the two outputs of the phase comparator 32 match, it is determined that a desired tuning frequency has been set, and the signal level of the detection signal is set to a high level.
[0033]
Next, the operation of the tuning mechanism shown in FIG. 1 will be described. Immediately after starting the tuning mechanism or immediately after switching the tuning frequency, since the desired tuning frequency is not set in the tuning circuit 1, the detection signal output from the tuning detection circuit 4 is at a low level, for example. This detection signal is input to the tuning circuit 1 and the input switching circuit 5. The input switching circuit 5 blocks the input signal to the tuning circuit 1, and the tuning circuit 1 sets the loop gain of the feedback loop to 1 or more. . The phase comparator 32 in the PLL control circuit 3 compares the phase and frequency of the output signal of the tuning circuit 1 and the output signal of the oscillator 31, and sends a control signal corresponding to the comparison result via the charge pump 33 and the low-pass filter 34. To the frequency control circuit 2. When the detection signal from the tuning detection circuit 4 is at a low level, the frequency control circuit 2 supplies a control signal corresponding to the output of the PLL control circuit 3 to the tuning circuit 1.
[0034]
As described above, the tuning circuit 1 oscillates at the same frequency as the reference frequency signal output from the oscillator 31. Since the oscillation condition for the tuning circuit 1 to oscillate and the tuning condition for the tuning operation are basically the same, the oscillation frequency when the tuning circuit 1 oscillates stably is the tuning frequency. Be the same.
[0035]
When the tuning circuit 1 oscillates stably at a desired frequency, the signal level of the detection signal output from the tuning detection circuit 4 is inverted and becomes, for example, a high level. As a result, the PLL control circuit 3 outputs a signal at a constant level, and the frequency control circuit 2 supplies the tuning circuit 1 with a control signal corresponding to the phase difference between the input and output signals of the tuning circuit 1. The input switching circuit 5 inputs an external input signal to the tuning circuit 1, and the loop gain of the feedback loop in the tuning circuit 1 is set to be less than 1, for example. As a result, the phase difference between the input and output signals of the tuning circuit 1 is eliminated, that is, the tuning frequency is controlled so as to always follow the frequency of the input signal.
[0036]
[B. Detailed configuration and operation of tuning circuit]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the tuning circuit 1 shown in FIG. The tuning circuit 1 shown in the figure includes two phase shift circuits 110C and 130C, a voltage dividing circuit 160 including resistors 162 and 164 provided on the output side of the subsequent phase shift circuit 130C, a feedback resistor 170, and an input resistor. 174.
[0037]
Note that the input switching circuit 5 connected to the input side of the tuning circuit 1 is composed of, for example, an analog switch, and whether or not an external input signal is input to the tuning circuit 1 is detected by the detection signal from the tuning detection circuit 4. Switch accordingly.
[0038]
FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the preceding phase shift circuit 110C shown in FIG. The phase shift circuit 110C shown in the figure includes an operational amplifier 112, which is a kind of differential amplifier, and a variable resistor that shifts the phase of the AC signal input to the input terminal 122 by a predetermined amount and inputs it to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 112. 116 and the capacitor 114, a resistor 118 inserted between the input terminal 122 and the inverting input terminal of the operational amplifier 112, resistors 121 and 123 connected to the output terminal of the operational amplifier 112 to form a voltage dividing circuit, The resistor 120 is connected between the output terminal of the voltage circuit and the inverting input terminal of the operational amplifier 112. The resistance value of the variable resistor 116 can be changed according to a control voltage from the outside. For example, the variable resistor 116 is formed using a channel resistance of an FET, and a control voltage supplied from the outside via the control terminal 194 shown in FIG. The resistance value is set by applying to the gate.
[0039]
Here, it is assumed that the resistance values of the resistor 118 and the resistor 120 are equal, the voltage across the variable resistor 116 is VR1, the voltage across the capacitor 114 and the resistors 118, 120 is VC1, the input voltage is Ei, and the output voltage is Eo. Then, the relationship between the magnitude of the input / output voltage and the phase is represented by the vector diagram of FIG. 4, the amplitude of the output signal is the same as the amplitude of the input signal regardless of the frequency, and the phase shift amount is φ1 shown in FIG. It is represented by
[0040]
FIG. 5 shows the configuration of the latter-stage phase shift circuit 130C shown in FIG. The phase shift circuit 130C shown in the figure includes an operational amplifier 132, which is a kind of differential amplifier, and a resistor 136 that shifts the phase of the AC signal input to the input terminal 142 by a predetermined amount and inputs the phase to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 132. And a capacitor 134, a resistor 138 inserted between the input terminal 142 and the inverting input terminal of the operational amplifier 132, resistors 141 and 143 connected to the output terminal of the operational amplifier 132 to form a voltage dividing circuit, and this voltage division The resistor 140 is connected between the output terminal of the circuit and the inverting input terminal of the operational amplifier 132. The basic configuration of the phase shift circuit 130C is the same as that of the previous phase shift circuit 110C, and the connection order of the capacitor 134 and the resistor 136 constituting the CR circuit in the phase shift circuit 130C is the same as that of the CR in the phase shift circuit 110C. This is opposite to the connection order of the capacitor 114 and the variable resistor 116 constituting the circuit.
[0041]
Therefore, when the voltage across the capacitor 134 is VC2 and the voltage across the resistor 136 is VR2, the relationship between the magnitude of the input / output voltage and the phase is represented by the vector diagram of FIG. 6, and the amplitude of the output signal is input regardless of the frequency. It is the same as the amplitude of the signal, and the phase shift amount is represented by φ2 shown in FIG.
[0042]
In this way, the phase is shifted by a predetermined amount in each of the two phase shift circuits 110C and 130C, and the total phase shift amount of the two phase shift circuits 110C and 130C is 360 ° at the predetermined frequency.
[0043]
Further, as shown in FIG. 2, a voltage dividing circuit 160 is connected to the output side of the subsequent phase shift circuit 130 </ b> C, and a variable resistor 166 is connected in parallel to the resistor 164 constituting the voltage dividing circuit 160. The variable resistor 166 is formed of, for example, a channel resistance of an FET, and a detection signal from the tuning detection circuit 4 shown in FIG. 1 is input to the gate terminal of the FET.
[0044]
For example, when the detection signal from the tuning detection circuit 4 becomes high level, the resistance value of the variable resistor 166 decreases and the loop gain of the feedback loop decreases and is set to less than 1. In this state, the input switching circuit 5 is switched and an input signal is input to the tuning circuit 1, and the tuning circuit 1 shown in FIG. 2 has a frequency at which the sum of the phase shift amounts by the two phase shift circuits 110C and 130C is 360 °. Performs a tuning operation to extract only the components.
[0045]
On the other hand, when the detection signal from the tuning detection circuit 4 is at a low level, the resistance value of the variable resistor 166 increases and the loop gain of the feedback loop increases to 1 or more. In this state, the input switching circuit 5 is switched, the signal input to the input terminal 190 is cut off, and the tuning circuit 1 is at a frequency at which the total phase shift amount of the two phase shift circuits 110C and 130C is 360 °. Oscillates.
[0046]
Thus, the tuning mechanism shown in FIG. 1 oscillates the tuning circuit 1 by setting the loop gain of the feedback loop of the tuning circuit 1 to 1 or more until the desired tuning frequency is stably set in the tuning circuit 1. Since the PLL control is performed in the state where it is set, the frequency can be set quickly and accurately.
[0047]
In addition, after a desired tuning frequency is set in the tuning circuit 1, the tuning circuit 1 can perform a predetermined tuning operation by setting the loop gain of the feedback loop to less than 1.
[0048]
Further, the tuning circuit 1 shown in FIG. 2 includes a voltage dividing circuit 160 on the output side of the subsequent phase shift circuit 130C. In order to take out the input voltage to the voltage dividing circuit 160 as a tuning output, the tuning circuit 1 itself Can have a gain, and the signal amplitude can be amplified simultaneously with the tuning operation.
[0049]
In the tuning circuit 1 shown in FIG. 2, the variable resistor 116 is provided in the preceding phase shift circuit 110C to change the time constant of the CR circuit. However, the time constant of the CR circuit in the phase shift circuit 110C is changed. Instead of changing, the time constant of the CR circuit in the subsequent phase shift circuit 130C may be changed. In this case, the resistor 136 in the phase shift circuit 130C may be formed using the FET channel resistance or the like.
[0050]
[C. Detailed configuration and operation of frequency control circuit]
Next, details of the frequency control circuit 2 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific configuration of the synchronous rectifier circuit 21, the pulse conversion circuit 23, the polarity determination circuit 24, and the voltage synthesis circuit 25 that constitute the frequency control circuit 2.
[0051]
The synchronous rectifier circuit 21 shown in the figure includes an analog switch (AS) 30, a voltage comparator 32, and a level shifter (LS) 34.
[0052]
The output signal of the tuning circuit 1 is input to one input terminal (for example, an inverting input terminal) of the voltage comparator 32, and the other input terminal (for example, a non-inverting input terminal) is grounded. The voltage comparator 32 includes two output terminals that output signals inverted from each other. One output terminal is connected to the level shifter 34 and the other output terminal is connected to a polarity determination circuit 24 described later.
[0053]
The level shifter 34 inverts the polarity of the signal output from the voltage comparator 32 and performs level shift, and outputs a rectangular wave having positive and negative voltage levels as a reference signal.
[0054]
The analog switch 30 operates in synchronization with the reference signal output from the level shifter 34, and passes or blocks the input signal of the tuning circuit 1 input in parallel with the reference signal at a predetermined timing.
[0055]
The synchronous rectifier circuit 21 may be configured by omitting the level shifter 34 inserted between the voltage comparator 32 and the analog switch 30.
[0056]
The pulse conversion circuit 23 includes a voltage comparator 50 and a voltage dividing circuit composed of resistors 52 and 54. The output signal of the analog switch 30 in the synchronous rectifier circuit 21 is input to one input terminal (for example, non-inverting input terminal) of the voltage comparator 50, and the voltage dividing circuit is connected to the other input terminal (for example, inverting input terminal). A partial pressure output is input. By setting the resistance value of the resistor 54 constituting the voltage dividing circuit to a value larger than the resistance value of the resistor 52 (for example, about 100 times), the voltage at the inverting input terminal of the voltage comparator 50 is slightly lower than 0V. Is set.
[0057]
The voltage comparator 50 compares the potentials at both input terminals, and outputs two types of pulse trains having different polarities indicating the comparison result. One pulse train is input to the voltage synthesis circuit 25, and the other pulse train is input to the polarity determination circuit 24.
[0058]
The polarity determination circuit 24 includes two inverter circuits 60 and 61 and two D-type flip-flops 62 and 63, and these two inverter circuits 60 and 61 function as a delay circuit. Signals that differ only in level at the same timing as the reference signal of the synchronous rectifier circuit 21 are input to the D input terminal of the D-type flip-flop 62 in the polarity determination circuit 24. The signal input to the D input terminal is latched in synchronization with the rising edge of the pulse train output from the pulse conversion circuit 23 and input to the D input terminal of the D-type flip-flop 63 at the next stage. As a result, the D-type flip-flop 63 in the next stage outputs an H or L level voltage indicating the phase direction based on the pulse train output from the voltage comparator 50 in the pulse conversion circuit 23.
[0059]
The voltage synthesis circuit 25 includes two tri-state buffers 700 and 702, a differential amplifier, and a variable bias circuit, and the differential amplifier includes an operational amplifier 704.
[0060]
One tri-state buffer 700 has an input terminal connected to the inverting output terminal of the voltage comparator 50 in the pulse conversion circuit 23, and an output terminal connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 704 via the resistor 710. . An AND gate 721 is connected to the control terminal of the tri-state buffer 700, the output terminal Q of the flip-flop 63 in the subsequent stage in the polarity discrimination circuit 24 is connected to one input terminal of the AND gate 721, and the other input terminal is connected to the other input terminal. The output terminals of the tuning detection circuit 4 are connected to each other. Therefore, when the output of the tuning detection circuit 4 is at a low level, that is, when a desired tuning frequency is not set in the tuning circuit 1, the output of the tristate buffer 700 becomes high impedance. On the other hand, when the output of the tuning detection circuit 4 is at a high level, the output of the tristate buffer 700 operates according to the signal logic of the output terminal Q of the flip-flop 63.
[0061]
Similarly, the other tri-state buffer 702 has an input terminal connected to the inverting output terminal of the voltage comparator 50 in the pulse conversion circuit 23, and an output terminal connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 704 via the resistor 708. It is connected. An AND gate 722 is connected to the control terminal of the tri-state buffer 702. One of the input terminals of the AND gate 722 is connected to the inverting output terminal of the flip-flop 63 in the subsequent stage in the polarity discrimination circuit 24, and the other input terminal is connected to the control terminal. The output terminals of the tuning detection circuit 4 are connected to each other. Therefore, when the output of the tuning detection circuit 4 is low level, the output of the tristate buffer 702 becomes high impedance, and when the output of the tuning detection circuit 4 is high level, the output of the tristate buffer 702 is the flip-flop 63. It operates according to the signal logic of the inverting output terminal.
[0062]
The operational amplifier 704 inputs the outputs of the above-described two tristate buffers 700 and 702 to each input terminal, amplifies the difference between them with a predetermined amplification degree, performs a predetermined smoothing operation, and removes high frequency components, Generate a control signal. Further, the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 704 are connected to the output terminal of the PLL control circuit 3 via resistors 724 and 725, respectively. As described above, when the desired tuning frequency is not set in the tuning circuit 1, the operational amplifier 704 outputs a control signal corresponding to the output of the PLL control circuit 3, and the desired tuning frequency is set in the tuning circuit 1. Thereafter, the operational amplifier 704 outputs a control signal corresponding to the output of the polarity discrimination circuit 24.
[0063]
In addition to the operational amplifier 704, the differential amplifier described above includes a feedback resistor 712 inserted between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 704, a capacitor 714 connected in parallel to the feedback resistor 712, and a tri-state buffer 702. In order to perform adjustment between two inputs of the operational amplifier 704 by dividing the voltage level of the signal output from the resistor 716, a resistor 716 inserted between the non-inverting input terminal of the operational amplifier 704 and the ground, and the resistor 716 are connected in parallel. And the capacitor 720 inserted between the inverting input terminal of the operational amplifier 704 and the ground. The output terminal of the PLL control circuit 3 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 704 via a resistor.
[0064]
For example, when the output of the tuning detection circuit 4 is at a low level, that is, when the desired tuning frequency is not set in the tuning circuit 1, the operational amplifier 704 outputs a signal corresponding to the output of the PLL control circuit 3, and PLL control is performed on the circuit 1. On the other hand, when the output of the tuning circuit 1 becomes high level, the PLL control circuit 3 outputs a signal of a constant level, and the operational amplifier 704 operates according to the logic of the flip-flop 63. Thus, the tuning circuit 1 performs control so that the tuning frequency matches the frequency of the input signal.
[0065]
Next, operations of the frequency control circuit 2 and the tuning circuit 1 after a desired tuning frequency is set in the tuning circuit 1 will be described with reference to timing diagrams.
[0066]
[C-1. (When the tuning frequency is higher than the frequency of the input signal)
FIG. 8 is a timing chart in the case where the tuning frequency of the tuning circuit 1 is higher than the frequency of the signal input to the tuning circuit 1, and the input / output timing of each component in the frequency control circuit 2 is shown. Yes. FIGS. 9A to 9N correspond to reference signs A to N shown in the circuit diagram of FIG. In addition, the hatched areas included in the diagrams (I) to (N) correspond to the uncertain portions, and actually waveforms that are input / output at timings prior to the input / output waveforms of the respective components shown in the diagram. The state is determined according to the state.
[0067]
When the tuning frequency is higher than the frequency of the input signal of the tuning circuit 1, the sum of the phase shift amounts of the two phase shift circuits 110C and 130C is smaller than 360 °. When the two signals input and output to are observed, the phase relationship as shown in FIGS. 8A and 8B is obtained.
[0068]
The voltage comparator 32 in the synchronous rectifier circuit 21 outputs an H level signal when the voltage level of the output signal of the tuning circuit 1 is lower than 0V, and an L level signal when higher than 0V. Therefore, as shown in FIG. 8C, the voltage comparator 32 has the same frequency and phase as the tuning output, and when the voltage level of the tuning output is positive, the voltage level of the tuning output is reversed. A rectangular wave that is at H level is output when is negative.
[0069]
In addition to the above-described output, the voltage comparator 32 outputs a signal obtained by inverting the logic from the inverting output terminal, and FIG. 8D shows the waveform.
[0070]
The level shifter 34 inverts the logic with respect to the output of the voltage comparator 32 shown in FIG. 8C, so that the positive and negative voltage states having the same absolute value are obtained as shown in FIG. The rectangular wave which has is output.
[0071]
The analog switch 30 performs an on / off operation of the switch according to the voltage level of the rectangular wave output from the level shifter 34. When the tuning frequency of the tuning circuit 1 is higher than the frequency of the input signal, as shown in FIG. 8 (F), the waveform slightly shifted forward from the complete half-wave rectified waveform, that is, the tuning output The waveform extracted at a timing slightly earlier than the timing at which the upper half is extracted is output from the analog switch 30.
[0072]
The voltage comparator 50 becomes L level only when the voltage level of the output of the analog switch 30 becomes lower than 0V, and outputs an H level pulse train otherwise. Therefore, when the synchronous rectification output output from the analog switch 30 is slightly shifted forward from the half-wave rectified waveform, as shown in FIG. 8G, the voltage comparison is performed at a timing corresponding to this forward shift. The output of the device 50 becomes L level.
[0073]
In addition to the output described above, the voltage comparator 50 outputs a signal obtained by inverting the logic from the inverting output terminal, and FIG. 8 (H) shows the waveform.
[0074]
The flip-flop 62 in the preceding stage in the polarity discrimination circuit 24 is the timing at which the output of the voltage comparator 50 rises from the L level to the H level (exactly, the output of the voltage comparator 50 is passed through the two inverter circuits 60 and 61). At the timing when the subsequent signal rises), the logic of the signal output from the inverting output terminal of the voltage comparator 32 in the synchronous rectifier circuit 21 is captured and held. As shown in FIGS. 8G and 8D, when the signal output from the voltage comparator 50 rises, the signal output from the inverting output terminal of the voltage comparator 32 is at the H level. As shown in FIG. 8I, this logic H is held by the flip-flop 62 in the previous stage.
[0075]
Further, the subsequent flip-flop 63 captures and holds the output of the previous flip-flop 62 at the timing when the output of the voltage comparator 50 next rises from the L level to the H level, and outputs it as shown in FIG. A logic H signal is output from the terminal Q. As shown in FIG. 8K, a logic L signal obtained by inverting the logic H is output from the inverting output terminal of the flip-flop 63.
[0076]
As described above, when the tuning frequency is higher than the frequency of the input signal of the tuning circuit 1, a logic H signal is output from the output terminal Q of the flip-flop 63 in the subsequent stage, and a logic L signal is output from the inverting output terminal. Is output, the tri-state buffer 700 operates as a buffer, and the output of the tri-state buffer 702 becomes high impedance.
[0077]
Since the output terminal of the tristate buffer 702 is grounded via the resistors 708 and 716, the potential of this output terminal is 0 V as shown in FIG.
[0078]
By the way, in the tristate buffer 700, the inverting output terminal of the voltage comparator 50 is connected to the input terminal, and the inverting input terminal of the operational amplifier 704 is connected to the output terminal via the resistor 710. Therefore, when a logic H signal is input to the control terminal and the tri-state buffer 700 operates as a simple buffer, a signal output from the inverting output terminal of the voltage comparator 50 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 704 via the resistor 710. Is input.
[0079]
In this way, when a positive pulse is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 704, the voltage at the output terminal of the operational amplifier 704 decreases corresponding to this pulse input. Actually, a capacitor 720 is connected between the inverting input terminal of the operational amplifier 704 and the ground, and a capacitor 714 is connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 704, so that the output voltage is smoothed. Therefore, as shown in FIG. 8 (N), the differential amplifier including the operational amplifier 704 has a gentle output voltage, that is, a control voltage corresponding to the pulse width of the signal input via the tristate buffer 700. To drop.
[0080]
In this way, the control voltage fed back to the tuning circuit 1 is lowered, and the tuning frequency of the tuning circuit 1 is changed to the lower side. Such control is repeated until there is no deviation between the frequency of the input signal of the tuning circuit 1 and the tuning frequency, and the tuning frequency matches the frequency of the input signal after a predetermined time has elapsed.
[0081]
[C-2. (When the tuning frequency is lower than the frequency of the input signal)
FIG. 9 is a timing chart in the case where the tuning frequency of the tuning circuit 1 is lower than the frequency of the signal input to the tuning circuit 1, and the input / output timing of each component in the frequency control circuit 2 is shown. Similarly to FIG. 8, FIGS. 9A to 9N correspond to reference signs A to N shown in the circuit diagram of FIG.
[0082]
When the tuning frequency is lower than the frequency of the input signal of the tuning circuit 1, the total phase shift amount of the two phase shift circuits 110C and 130C is larger than 360 °. When the two signals input and output to are observed, the phase relationship as shown in FIGS. 9A and 9B is obtained.
[0083]
The voltage comparator 32 in the synchronous rectifier circuit 21 outputs a signal (FIG. 9C) synchronized with the tuning output of the tuning circuit 1, and the level shifter 34 inverts and amplifies this signal and simultaneously performs a predetermined level shift (FIG. 9C). FIG. 9 (E)). Since the analog switch 30 passes the input signal of the tuning circuit 1 only when the voltage level of the output signal of the level shifter 34 is positive, the output waveform shown in FIG.
[0084]
Therefore, the voltage comparator 50 in the pulse conversion circuit 23 generates a pulse train having a predetermined positive voltage at 0 V when the voltage level is negative in the output waveform shown in FIG. 9F and at other timings. Is output (FIG. 9G).
[0085]
Incidentally, the flip-flop 62 in the polarity discriminating circuit 24 takes in the signal (FIG. 9D) output from the inverting output terminal of the voltage comparator 32 in the synchronous rectifier circuit 21 in synchronization with the rise of this pulse train. However, since the rising timing of the rectangular wave described above and the falling timing of the output of the voltage comparator 32 shown in FIG. 9D are almost the same, the input data of the flip-flop 62 remains as it is. There is a risk of fetching data before it is confirmed. The inverter circuits 60 and 61 are delay circuits inserted in order to avoid such inconveniences, and delaying the data capture timing by a predetermined time prevents the data from being captured before the input data is determined. ing.
[0086]
In the configuration shown in FIG. 7, the delay circuit is configured by using the two inverter circuits 60 and 61. However, the delay circuit is realized when four or more inverter circuits or a plurality of buffers that do not invert the logic are used. Various methods can be considered.
[0087]
In this way, each of the two flip-flops 62 and 63 in the polarity discrimination circuit 24 has a 0V portion (corresponding to logic L) of the signal output from the inverting output terminal of the voltage comparator 32 in the synchronous rectification circuit 21. ), The logic L and logic H signals are output from the output terminal Q of the flip-flop 63 and its inverted output terminal, respectively, as shown in FIGS.
[0088]
Each output signal of the flip-flop 63 has an opposite logic state as compared with the case shown in FIG. 8, that is, when the tuning frequency is higher than the frequency of the input signal. Only the tri-state buffer 702 operates as a buffer (FIGS. 9L and 9M). Therefore, a positive pulse having a predetermined pulse width is input to the non-inverting input terminal of the differential amplifier including the operational amplifier 704, and a control voltage output from the differential amplifier toward the tuning circuit 1 is obtained. It gradually rises (FIG. 9 (N)), and the tuning frequency of the tuning circuit 1 is changed to a higher one. Such control is repeated until there is no difference between the frequency of the input signal of the tuning circuit 1 and the tuning frequency, and the tuning frequency matches the frequency of the input signal after a predetermined time has elapsed.
[0089]
As described above, the frequency control circuit 2 shown in detail in FIG. 7 performs control so that the phase difference between the input and output signals of the tuning circuit 1 is eliminated, so that the tuning frequency always follows and matches the frequency of the input signal. It becomes like this. Therefore, for example, when used in a superheterodyne receiver, the tuning frequency can be easily matched with the frequency of a carrier such as an input broadcast wave.
[0090]
Further, when the tuning frequency is controlled by the frequency control circuit 2, the loop gain of the feedback loop in the tuning circuit 1 is controlled so as to be less than 1, so that the tuning circuit 1 does not oscillate, and stable tuning is achieved. Operation is performed.
[0091]
In addition, the tuning circuit 1 and the frequency control circuit 2 that realize the tuning mechanism of the present embodiment are configured by various digital circuits such as flip-flops, operational amplifiers, capacitors, and resistors, and all elements are formed on a semiconductor substrate. Therefore, the entire tuning mechanism or the entire tuning mechanism and its peripheral circuit can be integrated on the semiconductor substrate.
[0092]
In particular, when the entire tuning mechanism is integrated, it is conceivable that the circuit constant varies greatly for each manufactured chip and the frequency characteristics are not constant. Even in such a case, the tuning of the present embodiment is also possible. According to the mechanism, the tuning frequency of the tuning circuit 1 changes so as to follow the input signal having a predetermined frequency after the frequency setting by the PLL control at the time of setting the tuning frequency. There is no effect, and stable characteristics are always obtained.
[0093]
In addition, when the entire tuning mechanism is integrated, various element constants such as resistance may change as the temperature changes during use. However, in the tuning control method of this embodiment, the frequency of the input signal is always maintained. Therefore, even if various element constants change, appropriate feedback is applied, and fluctuations in the tuning frequency can be suppressed.
[0094]
Although the voltage synthesis circuit 25 in the frequency control circuit 2 shown in FIG. 7 includes a tristate buffer, it uses elements other than the tristate buffer, for example, logic elements such as NOR gates and analog switches. It can also be configured.
[0095]
[Second Embodiment]
FIG. 10 is a circuit diagram showing the configuration of the second embodiment of the tuning mechanism. The tuning mechanism shown in the figure includes a tuning circuit 1, a tuning detection circuit 4, a synchronous rectification circuit 21, a pulse conversion circuit 23, and a polarity determination circuit 24 having the same configuration as in FIG. 7.
[0096]
The tristate buffers 700 and 702 are connected to the output terminal of the voltage comparator 50 in the pulse conversion circuit 23 as in FIG. 7, and the tristate buffers 801 and 802 are further connected to the tristate buffers 700 and 702, respectively. Has been. These tristate buffers 801 and 802 are controlled by a detection signal from the tuning detection circuit 4. In addition, pull-down resistors 803 and 804 are connected to output terminals of the tri-state buffers 700 and 702, respectively.
[0097]
On the other hand, the PLL control circuit 3 includes tristate buffers 35 and 36 in addition to the oscillator 31, the phase comparator 32, the charge pump 33, and the low pass filter 34. The tristate buffers 35 and 36 are similarly controlled by a detection signal from the tuning detection circuit 4.
[0098]
The outputs of the tristate buffers 35 and 801 are connected to each other and input to one input terminal of the charge pump 33. Similarly, the outputs of the tristate buffers 36 and 802 are connected to each other and input to the other input terminal of the charge pump 33. Is done.
[0099]
The phase comparator 32 includes two output terminals X and Y, and pulse signals having different phases are output from the output terminals X and Y, respectively. For example, when the frequency of the output signal of the tuning circuit 1 is equal to the frequency of the signal output from the oscillator 31, pulses having the same period and pulse width are alternately output from the two output terminals X and Y of the phase comparator 32. The charge amount and the discharge amount with respect to the capacitor built in the charge pump 33 become equal, and the average level of the output voltage of the charge pump 33 is maintained at a predetermined value. On the other hand, when the frequencies of the two inputs of the phase comparator 32 are different, a difference occurs in the pulse width of the pulse train output from each of the two output terminals X and Y of the phase comparator 32, so that the charge pump 33 The charge / discharge balance with respect to the built-in capacitor is lost, resulting in an excessive charge or excessive discharge state, and the average level of the output voltage of the charge pump 33 changes in one direction.
[0100]
On the other hand, the tri-state buffers 700 and 702 operate in accordance with the logic of the output terminal of the subsequent flip-flop 63 in the polarity determination circuit 24. When a pulse is output from one tri-state buffer, the other tri-state buffer The output of the buffer is in a high impedance state. That is, a pulse is output only from one of the tristate buffers according to the phase shift direction of the input / output signal of the tuning circuit 1.
[0101]
Thus, since the functionally equal signal is output from the phase comparator 32 and the tristate buffers 700 and 702, the tuning mechanism shown in FIG. The output of 702 is input to the charge pump 33 via the tristate buffers 35, 36, 800, and 801, thereby simplifying the circuit.
[0102]
Next, the operation of the tuning mechanism shown in FIG. 10 will be described. Immediately after starting the tuning mechanism or immediately after switching the tuning frequency, the detection signal output from the tuning detection circuit 4 becomes low level, the outputs of the tristate buffers 801 and 802 become high impedance, and the tristate. The buffers 35 and 36 operate as buffers, and the output of the phase comparator 32 is supplied to the charge pump 33 via the tristate buffers 35 and 36. The output of the charge pump 33 is fed back to the tuning circuit 1 through the low pass filter 34. At this time, the loop gain of the feedback loop in the tuning circuit 1 is set to 1 or more by the detection signal from the tuning detection circuit 4, so that the tuning circuit 1 oscillates at a desired oscillation frequency. Is controlled by PLL.
[0103]
When the tuning circuit 1 oscillates stably at a desired frequency, the output of the tuning detection circuit 4 is inverted and becomes high level, the outputs of the tristate buffers 35 and 36 become high impedance, and the tristate buffer. Reference numerals 801 and 802 operate as buffers. Therefore, the output of the pulse conversion circuit 23 is fed back to the tuning circuit 1 via the charge pump 33 and the low pass filter 34. Further, the input switching circuit 5 is switched to input an input signal to the tuning circuit 1, and the tuning circuit 1 performs a tuning operation for extracting only a predetermined frequency component included in the input signal.
[0104]
In the circuit diagram shown in FIG. 10, instead of providing the tristate buffers 801 and 802, as in FIG. 7, AND gates are connected to the control terminals of the tristate buffers 700 and 702, and the tuning detection circuit 4 The outputs of the tristate buffers 700 and 702 may be switched according to the output.
[0105]
[First Modification of Tuning Circuit]
In the tuning circuit 1 shown in FIG. 2, the phase shift circuits 110C and 130C including a CR circuit are connected in cascade, but the CR circuit can be replaced with an LR circuit.
[0106]
A phase shift circuit 110L illustrated in FIG. 11 has a configuration in which the CR circuit including the capacitor 114 and the variable resistor 116 in the phase shift circuit 110C illustrated in FIG. 2 is replaced with an LR circuit including the variable resistor 116 and the inductor 117. ing. 12 has a configuration in which the CR circuit including the capacitor 134 and the resistor 136 in the phase shift circuit 130C illustrated in FIG. 2 is replaced with an LR circuit including the resistor 136 and the inductor 137. ing.
[0107]
11 is equivalent to the previous phase shift circuit 110C shown in FIG. 2, and the phase shift circuit 130L shown in FIG. 12 is equivalent to the subsequent phase shift circuit 130C shown in FIG. At least one of the two phase shift circuits 110C and 130C shown in FIG. 2 can be replaced with the phase shift circuits 110L and 130L shown in FIG.
[0108]
By the way, when the phase shift circuit 110C is included in the tuning circuit 1 and when the phase shift circuit 110L is included, the control direction of the tuning frequency is opposite, so the phase shift circuit 110C is simply replaced with the phase shift circuit 110L. Simply tuning does not stabilize the tuning frequency. Therefore, when the phase shift circuit 110C is replaced with the phase shift circuit 110L, the connection between the input terminals A and B of the phase comparator 32 and the tuning circuit 1 and the oscillator 31 shown in FIG. It is necessary to reverse the connection between the output terminals X and Y of the charger 32 and the charge pump 33.
[0109]
[Second Modification of Tuning Circuit]
FIG. 13 is a circuit diagram showing a second modification of the tuning circuit. The preceding phase shift circuit 210C included in the tuning circuit 1A shown in the figure does not include a voltage dividing circuit inside, but sets the resistance value of the resistor 120 'larger than the resistance value of the resistor 118'. The gain of the phase shift circuit 210C is made larger than unity.
[0110]
Similarly, the phase-shift circuit 230C in the subsequent stage does not include a voltage dividing circuit inside, but the gain of the phase-shift circuit 230C is set by setting the resistance value of the resistor 140 ′ larger than the resistance value of the resistor 138 ′. Is larger than 1.
[0111]
The resistors 119 and 139 are provided to suppress fluctuations in gain of the phase shift circuits 210C and 230C, and the resistance value R of the resistors 119 and 139 satisfies the relationship of R = mr / (m−1). It is desirable to set. Here, r is the resistance value of the resistors 118 'and 138', and mr is the resistance value of the resistors 120 'and 140'. Note that one end of each of the resistors 119 and 139 may be connected to a fixed potential other than the ground level.
[0112]
Although the tuning circuit 1A shown in FIG. 13 shows an example in which a CR circuit is included in the phase shift circuit, the CR circuit can be replaced with an LR circuit. For example, the phase shift circuit 210L shown in FIG. 14 is equivalent to the previous phase shift circuit 210C shown in FIG. 13, and can be replaced with the phase shift circuit 210C. Similarly, the phase shift circuit 230L shown in FIG. 15 is equivalent to the subsequent phase shift circuit 230C shown in FIG. 13, and can be replaced with the phase shift circuit 130C.
[0113]
[Third Modification of Tuning Circuit]
FIG. 16 is a circuit diagram showing a third modification of the tuning circuit. The basic configuration of the tuning circuit 1B shown in FIG. 2 is the same as that of the tuning circuit 1 shown in FIG. 2, and is shown in FIG. 2 in that a follower circuit 50 including a transistor is inserted further before the phase shift circuit 110C of the previous stage. This is different from the tuning circuit 1. Note that the follower circuit 50 shown in FIG. 16 is configured by a so-called source follower circuit, but may be configured by an emitter follower circuit.
[0114]
As described above, if a transistor follower circuit is cascade-connected to the previous stage such as the phase shift circuit 110C of the previous stage, the resistance values of the feedback resistor 170 and the input resistor 174 are compared with those of the tuning circuit 1 shown in FIG. Can be bigger. In particular, when the entire tuning circuit is integrated on a semiconductor substrate, if the resistance value of the feedback resistor 170 or the like is to be reduced, the area occupied by the element must be increased. desirable. Therefore, in the case of integration, it is effective to connect a follower circuit 50 as shown in FIG.
[0115]
[Fourth Modification of Tuning Circuit]
FIG. 17 is a circuit diagram showing a fourth modification of the tuning circuit. The tuning circuit 1C shown in the figure has a configuration in which the phase shift circuit 310C shown in FIG. 2 is configured by removing the resistors 121 and 123, and the phase shift circuit 130C is configured by removing the resistors 141 and 143. The phase shift circuit 330C and the non-inverting circuit 150 are connected in cascade.
[0116]
The non-inverting circuit 150 includes an operational amplifier 152 and resistors 154 and 156, and has a predetermined gain corresponding to the resistance ratio of the two resistors 154 and 156. Therefore, the loss when the feedback loop is formed can be compensated by this gain, and the loop gain of the feedback loop can be easily set to 1 or more. Further, the non-inverting circuit 150 can have a function as a power amplification stage.
[0117]
Note that the non-inverting circuit 150 shown in FIG. 17 can also be connected to a part of the feedback loop of the tuning circuit 1A shown in FIG.
[0118]
[Fifth Modification of Tuning Circuit]
FIG. 18 is a circuit diagram showing a fifth modification of the tuning circuit. The tuning circuit 1D shown in the figure has a phase shift circuit 310C ′ connected in place of the subsequent phase shift circuit 330C shown in FIG. 17, and a phase inversion circuit 180 connected in place of the non-inversion circuit 150. The phase shift circuit 310C ′ has the same configuration as the phase shift circuit 310C in the previous stage except that a resistor 115 having a fixed resistance value is connected instead of the variable resistor 116.
[0119]
Since the signal is inverted by the phase inversion circuit 180, the phase shift amount in the entire feedback loop is 360 ° at the frequency at which the phase shift amount of the two phase shift circuits 310C and 310C ′ is 180 °. A predetermined tuning operation is performed.
[0120]
On the other hand, FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration of a tuning circuit 1E in which phase shift circuits 330C ′ and 330C and a phase inverting circuit 180 are cascade-connected instead of the phase shift circuits 310C and 310C ′. Similarly to the tuning circuit 1D, the tuning circuit 1E also has a total phase shift amount of the two phase shift circuits 330C ′ and 330C and the phase inverting circuit 180 of 360 ° at a predetermined frequency. Is done.
[0121]
[Sixth Modification of Tuning Circuit]
FIG. 20 is a circuit diagram showing a sixth modification of the tuning circuit. The tuning circuit 1F shown in the figure includes two phase shift circuits 410C and 430C, a non-inverting circuit 450, a voltage dividing circuit 160 connected to the output side of the non-inverting circuit 450, a feedback resistor 470, and an input resistor 474. It is comprised including. The feedback resistor 470 has a finite resistance value from 0Ω. A capacitor 472 connected in series with the feedback resistor 470 is for blocking a direct current.
[0122]
A front-stage phase shift circuit 410C shown in FIG. 20 includes an FET 412 whose gate is connected to the input terminal of the phase shift circuit 410C, a capacitor 414 and a variable resistor 416 connected in series between the source and drain of the FET 412. And a resistor 418 connected between the drain of the FET 412 and the positive power supply, and a resistor 420 connected between the source of the FET 412 and the ground. The resistor 426 in the phase shift circuit 410C is for applying an appropriate bias voltage to the FET 412. Further, at least one of the FET 412 and the later-described FET 432 may be replaced with a bipolar transistor.
[0123]
The resistance value of the variable resistor 416 can be changed in accordance with an external control voltage. For example, the variable resistor 416 is formed by using a channel resistance of an FET, and applies a control voltage supplied from the outside via a control terminal 194 to the gate. Thus, the resistance value is set.
[0124]
Here, the resistance values of the two resistors 418 and 420 connected to the source and drain of the FET 412 described above are set to be approximately equal, and focusing on the AC component of the input voltage applied to the gate, the signals having the same phase Is output from the source of the FET 412, and a signal whose phase is inverted and whose amplitude is equal to that of the signal output from the source is output from the drain of the FET 412. Let Ei be the amplitude of the AC voltage appearing at the source and drain.
[0125]
When the voltage across the variable resistor 416 is VR1, the voltage across the capacitor 414 is VC1, and the potential difference between the connection point between the capacitor 414 and the variable resistor 416 and the ground level is the output voltage Eo, these relationships are represented by the vector diagram of FIG. The amplitude of the output signal is constant regardless of the frequency, and the phase shift amount is represented by φ3 shown in FIG.
[0126]
On the other hand, a phase-shift circuit 430C in the subsequent stage shown in FIG. 20 includes an FET 432 whose gate is connected to the input terminal of the phase-shift circuit 430C, a resistor 436 and a capacitor 434 connected in series between the source and drain of the FET 432, The resistor 438 is connected between the drain of the FET 432 and the positive power supply, and the resistor 440 is connected between the source of the FET 432 and the ground. The resistor 446 in the phase shift circuit 430C is for applying an appropriate bias voltage to the FET 432, and the capacitor 448 inserted between the phase shift circuits 430C and 410C is for DC current blocking.
[0127]
The basic configuration of the phase shift circuit 430C is the same as that of the previous phase shift circuit 410C, and the connection of the CR circuit composed of the resistor 436 and the capacitor 434 is made up of the capacitor 414 and the variable resistor 416 in the previous phase shift circuit 410C. The difference is that it is the opposite of the connection of the CR circuit.
[0128]
The relationship between the output voltage Eo of the phase shift circuit 430C, the voltage VC2 across the capacitor 434 and the voltage VR2 across the resistor 436 is represented by the vector diagram of FIG. 22, and the amplitude of the output signal is constant regardless of the frequency. The shift amount is represented by φ4 shown in FIG.
[0129]
In this way, the phase is shifted by a predetermined amount in each of the two phase shift circuits 410C and 430C, and the sum of the phase shift amounts of the two phase shift circuits combined is 360 ° at the predetermined frequency.
[0130]
The non-inverting circuit 450 includes an FET 452 in which a resistor 454 is connected between the drain and the positive power source, and a resistor 456 is connected between the source and the ground, and a base is connected to the drain of the FET 452 and a collector is connected. A transistor 458 connected to the source via a resistor 460 and a resistor 462 for applying an appropriate bias voltage to the FET 452 are configured.
[0131]
The amplification degree of the non-inverting circuit 450 is determined by the resistance values of the resistors 454, 456, and 460 described above, and by adjusting the resistance values of these resistors, the two phase shift circuits 410C, 430C shown in FIG. The loop gain of the feedback loop formed including the resistor 470 can be adjusted.
[0132]
Note that the tuning circuit 1F shown in FIG. 20 is configured so that both of the two phase shift circuits include a CR circuit, but at least one of the phase shift circuits may be replaced with a phase shift circuit including an LR circuit.
[0133]
23 and 24 are circuit diagrams showing configurations of phase shift circuits 410L and 430L including LR circuits. At least one of the two phase shift circuits 410C and 430C shown in FIG. 20 can be replaced with the phase shift circuits 410L and 430L.
[0134]
[Seventh Modification of Tuning Circuit]
FIG. 25 is a circuit diagram showing a seventh modification of the tuning circuit. The tuning circuit 1G shown in the figure includes a preceding phase shift circuit 410C shown in FIG. 20, a phase shift circuit 410C ′ in which the resistance value of the variable resistor 416 in the phase shift circuit 410C is fixed, a phase inversion circuit 480, Are connected in cascade, and the output of the phase inversion circuit 480 is fed back to the input side of the preceding phase shift circuit 410C via the resistor 470.
[0135]
Since the signal is inverted by the phase inversion circuit 480, the phase shift amount in the entire feedback loop is 360 ° at the frequency at which the phase shift amount of the two phase shift circuits 410C and 410C ′ is 180 °. A predetermined tuning operation is performed.
[0136]
FIG. 26 is a circuit diagram showing a configuration of a tuning circuit 1H in which phase-shifting circuits 430C ′ and 430C are cascade-connected instead of the phase-shifting circuit 410C and a phase inverting circuit 480 is connected at the subsequent stage. Similarly to the tuning circuit 1G, the tuning circuit 1H also has a total phase shift amount of the two phase shift circuits 430C ′ and 430C and the phase inversion circuit 480 at a predetermined frequency of 360 °, and a predetermined tuning operation at this frequency. Is done.
[0137]
[Eighth Modification of Tuning Circuit]
FIG. 27 is a circuit diagram showing an eighth modification of the tuning circuit. The tuning circuit 1J shown in the figure includes a non-inverting circuit 550 that outputs the input AC signal without changing the phase, and two phase shift circuits 510C and 530C that perform a total phase shift of 360 ° at a predetermined frequency. The feedback resistor 570 is included.
[0138]
The non-inverting circuit 550 functions as a buffer circuit, and includes, for example, an emitter follower circuit, a source follower circuit, or the like. If the element constants of each element such as the feedback resistor 570 are selected so as to minimize the loss or the like when directly connected, the tuning circuit 1J may be configured by omitting the non-inverting circuit 550. Good.
[0139]
The phase-shift circuit 510C in the previous stage shown in FIG. 27 includes a differential amplifier 512 that amplifies and outputs a differential voltage of two inputs with a predetermined amplification degree, and a differential amplifier that shifts the phase of the input AC signal by a predetermined amount. The voltage level of the capacitor 514 and the variable resistor 516 input to the non-inverting input terminal 512 and the variable resistor 516 are divided by about 1/2 without changing the phase of the input AC signal and input to the inverting input terminal of the differential amplifier 512. And resistors 518 and 520.
[0140]
The resistance value of the variable resistor 516 can be changed according to a control voltage from the outside. For example, the variable resistor 516 is formed using a channel resistance of an FET, and applies a control voltage supplied from the outside via the control terminal 194 to the gate. Thus, the resistance value is set.
[0141]
FIG. 28 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of phase shift circuit 510C shown in FIG. 27 and the voltage appearing in the capacitor and the like.
[0142]
As shown in the figure, the voltage VR1 appearing across the variable resistor 516 and the voltage VC1 appearing across the capacitor 514 are 90 degrees out of phase with each other. This corresponds to the voltage Ei. Therefore, when the amplitude of the input voltage Ei is constant and only the frequency changes, the voltage VR1 across the variable resistor 516 and the voltage VC1 across the capacitor 514 change along the circumference of the semicircle shown in FIG.
[0143]
Further, the voltage applied to the inverting input terminal (the voltage Ei / 2 across the resistor 520) is subtracted in vector from the voltage applied to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 512 (the voltage VR1 across the variable resistor 516). The differential voltage Eo ′ becomes the differential voltage Eo ′, and the differential voltage Eo ′ amplified by a predetermined amplification becomes the differential amplifier 512 output voltage Eo.
[0144]
In addition, as apparent from FIG. 28, the voltage VC1 and the voltage VR1 intersect at right angles on the circumference, so that the phase difference between the input voltage Ei and the voltage VC1 increases as the frequency ω changes from 0 to ∞. The voltage Ei changes from 180 ° to 270 ° in the clockwise direction (phase delay direction) with reference to the voltage Ei. The phase shift amount φ5 of the entire phase shift circuit 510C changes from 180 ° to 360 ° depending on the frequency.
[0145]
On the other hand, the latter-stage phase shift circuit 530C shown in FIG. 27 differs from the differential amplifier 532 that amplifies and outputs the differential voltage of two inputs with a predetermined amplification degree by shifting the phase of the input AC signal by a predetermined amount. The voltage level of the capacitor 534 and the resistor 536 input to the non-inverting input terminal of the dynamic amplifier 532 and the voltage level of the capacitor 534 and the inverting input terminal of the differential amplifier 512 are divided without changing the phase of the input AC signal. Input resistors 538 and 540 are included.
[0146]
FIG. 29 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of phase shift circuit 530C shown in FIG. 27 and the voltage appearing at the capacitor or the like.
[0147]
As shown in the figure, the voltage VC2 appearing at both ends of the capacitor 534 and the voltage VR2 appearing at both ends of the resistor 536 are out of phase with each other by 90 °, and the sum of these voltages is the input voltage Ei. Therefore, when the amplitude of the input signal is constant and only the frequency changes, the both-ends voltage VC2 of the capacitor 534 and the both-ends voltage VR2 of the resistor 536 change along the circumference of the semicircle shown in FIG.
[0148]
Also, the voltage applied to the inverting input terminal (voltage Ei / 2 across the resistor 540) subtracted in vector from the voltage applied to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 532 (the voltage VC2 across the capacitor 534). Becomes the differential voltage Eo ′, and the differential voltage Eo ′ amplified by a predetermined amplification becomes the output voltage Eo of the differential amplifier 532.
[0149]
As is clear from FIG. 29, since the voltage VR2 and the voltage VC2 intersect at right angles on the circumference, the phase difference between the input voltage Ei and the voltage VR2 is 0 ° as the frequency ω changes from 0 to ∞. From 90 to 90 degrees. Then, the phase shift amount φ6 of the entire phase shift circuit 530C changes from 0 ° to 180 ° depending on the frequency.
[0150]
In this way, the phase is shifted by a predetermined amount in each of the two phase shift circuits 510C and 530C, and the total phase shift amount of the two phase shift circuits 510C and 530C is 360 ° at a predetermined frequency.
[0151]
In the tuning circuit 1J described above, the two phase shift circuits are both configured to include the CR circuit, but may be replaced with a phase shift circuit including the LR circuit.
[0152]
30 and 31 are circuit diagrams showing the configuration of the phase shift circuit including the LR circuit. A phase shift circuit 510L illustrated in FIG. 30 has a configuration in which the CR circuit including the capacitor 514 and the variable resistor 516 in the phase shift circuit 510C illustrated in FIG. 27 is replaced with an LR circuit including the variable resistor 516 and the inductor 517. ing.
[0153]
Further, the phase shift circuit 530L illustrated in FIG. 31 has a configuration in which the CR circuit including the capacitor 534 and the resistor 536 in the phase shift circuit 530C illustrated in FIG. 27 is replaced with an LR circuit including the resistor 536 and the inductor 537. ing.
[0154]
30 is equivalent to the preceding phase shift circuit 510C shown in FIG. 27, and the phase shift circuit 530L shown in FIG. 31 is equivalent to the subsequent phase shift circuit 530C shown in FIG. 27, at least one of the two phase shift circuits 510C and 530C shown in FIG. 27 can be replaced with the phase shift circuits 510L and 530L.
[0155]
[Ninth Modification of Tuning Circuit]
FIG. 32 is a circuit diagram showing a ninth modification of the tuning circuit. The tuning circuit 1K shown in the figure includes a phase inversion circuit 580 that inverts and outputs the phase of an input AC signal, and two phase shift circuits 510C and 510C ′ that perform a total phase shift of 180 ° at a predetermined frequency. And a feedback resistor 570 and an input resistor 574.
[0156]
The phase relationship between the input / output signals of the two phase shift circuits 510C and 510C ′ is as described with reference to FIG. 28, and the total phase shift amount of the two phase shift circuits 510C at the predetermined frequency is 180 °. It becomes.
[0157]
A phase inverting circuit 580 connected to the preceding stage of the two phase shift circuits 510C and 510C 'inverts the phase of the input AC signal. For example, a grounded emitter circuit, a source grounded circuit, an operational amplifier and a resistor It is composed of a circuit that combines
[0158]
Since the signal is inverted by the phase inversion circuit 580, the phase shift amount in the entire feedback loop is 360 ° at the frequency at which the phase shift amount of the two phase shift circuits 510C and 510C ′ is 180 °. A predetermined tuning operation is performed.
[0159]
FIG. 33 is a circuit diagram showing a configuration of a tuning circuit 1L in which phase shift circuits 530C ′ and 530C are cascade-connected in place of phase shift circuits 510C ′ and 510C. Similarly to the tuning circuit 1K, the tuning circuit 1L also has a total phase shift amount of the two phase shift circuits 530C ′ and 530C and the phase inversion circuit 580, which is 360 ° at a predetermined frequency. Is done.
[0160]
By the way, the above-described tuning circuits 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1J, and the like are configured to include a non-inverting circuit and two phase shift circuits or a phase inverting circuit and two phase shifting circuits. A predetermined tuning operation is performed by setting the total phase shift amount to 360 degrees at a predetermined frequency by the three circuits as a whole. Therefore, 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 described above are connected. Connection order can be determined.
[0161]
[Other Embodiments]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention.
[0162]
For example, the above-described tuning circuits 1, 1A, 1B, 1C, 1D, and 1E can achieve high stability by configuring a tuning circuit using a phase shift circuit including an operational amplifier. In this case, since the offset voltage and the voltage gain are not required to be highly accurate, a differential amplifier having a predetermined gain may be used instead of the operational amplifier in each phase shift circuit.
[0163]
FIG. 34 is a circuit diagram in which a portion necessary for the operation of the phase shift circuit is extracted from the configuration of the operational amplifier, and the whole operates as a differential amplifier having a predetermined gain. The differential amplifier shown in FIG. 1 includes a differential input stage 100 composed of FETs, a constant current circuit 102 that supplies a constant current to the differential input stage 100, and a bias that applies a predetermined bias voltage to the constant current circuit 102. The circuit 104 and the output amplifier 106 connected to the differential input stage 100 are configured. As shown in the figure, the configuration of the differential amplifier can be simplified and the bandwidth can be increased by omitting the multi-stage amplifier circuit for increasing the voltage gain included in the actual operational amplifier. Thus, by simplifying the circuit, the upper limit of the operating frequency can be increased, and accordingly, the upper limit of the output frequency of the tuning circuit configured using this differential amplifier can be increased.
[0164]
The phase shift circuit 10C included in the tuning circuit 1 described above includes a variable resistor 16. More specifically, the variable resistor 16 can be realized by using the channel resistance of a junction-type or MOS-type field effect transistor (FET). When the channel formed between the source and drain of the FET is used as a resistor instead of the variable resistor 16, the gate voltage is variably controlled and the channel resistance is arbitrarily changed within a certain range to change each phase shift. The amount of phase shift in the circuit can be changed.
[0165]
Also, instead of configuring the variable resistor by one FET, that is, a p-channel or n-channel FET, a p-channel FET and an n-channel FET are connected in parallel to form one variable resistor, and the gate of each FET The resistance value may be varied by applying a gate voltage having the same size and different polarity between the substrate and the substrate. If a variable resistor is configured by combining two FETs, the nonlinear region of the FET can be improved, and thus the distortion of the tuning signal can be reduced.
[0166]
Further, the phase shift circuit 10C and the like shown in each of the above-described embodiments change the overall tuning frequency by changing the phase shift amount by changing the resistance value of the variable resistor 16 and the like connected in series with the capacitor 14 and the like. The overall tuning frequency may be changed by changing the capacitance of the capacitor 14 or the like.
[0167]
For example, by changing the capacitance by replacing the capacitor 14 or the like included in at least one of the two phase shift circuits with a variable capacitance element, the phase shift shift amount by each phase shift circuit is changed, and the tuning frequency is changed. Can be changed. More specifically, the variable capacitance element described above can be formed by a variable capacitance diode that can change the reverse bias voltage applied between the anode and the cathode, or by an FET whose gate capacitance can be changed by the gate voltage.
[0168]
In order to vary the reverse bias voltage applied to the above-described variable capacitance element, a DC current blocking capacitor may be connected in series with the variable capacitance element.
[0169]
In the tuning circuit 1 and the like described above, the feedback resistor 70 having a fixed resistance value is used as the feedback impedance element, and the input resistor 74 having a fixed resistance value is used as the input impedance element. However, at least one of the resistors is variable. It may be configured by a resistor so that the tuning bandwidth in the tuning circuit 1 or the like can be varied.
[0170]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the PLL circuit is controlled with the tuning circuit in a state where the input of the input signal to the tuning circuit is cut off and the tuning circuit is oscillated. It becomes possible to set quickly and accurately. After the desired tuning frequency is stably set in the tuning circuit, the tuning operation is performed by setting the loop gain of the tuning circuit to less than a predetermined value, and based on the phase difference between the input and output signals of the tuning circuit. Therefore, the tuning frequency can be accurately matched with the frequency of the input signal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a tuning mechanism to which a tuning control system of the present invention is applied.
2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of a tuning circuit shown in FIG. 1; FIG.
3 is a circuit diagram showing an extracted configuration of the previous phase shift circuit shown in FIG. 2; FIG.
4 is a diagram showing the relationship between the magnitude of input / output voltage and the phase of the phase shift circuit shown in FIG. 3;
5 is a circuit diagram showing an extracted configuration of a subsequent phase shift circuit shown in FIG. 2; FIG.
6 is a diagram showing the relationship between the magnitude of input / output voltage and the phase of the phase shift circuit shown in FIG. 5;
FIG. 7 is a circuit diagram showing a detailed configuration of a frequency control circuit.
FIG. 8 is a timing diagram when the tuning frequency is higher than the frequency of the input signal to the tuning circuit.
FIG. 9 is a timing diagram when the tuning frequency is lower than the frequency of the input signal to the tuning circuit.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a second embodiment of a tuning mechanism.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit including an LR circuit therein;
FIG. 12 is a circuit diagram showing another configuration of a phase shift circuit including an LR circuit therein;
FIG. 13 is a circuit diagram showing a second modification of the tuning circuit.
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit including an LR circuit therein;
FIG. 15 is a circuit diagram showing another configuration of a phase shift circuit including an LR circuit therein;
FIG. 16 is a circuit diagram showing a third modification of the tuning circuit.
FIG. 17 is a circuit diagram showing a fourth modification of the tuning circuit.
FIG. 18 is a circuit diagram showing a configuration of a tuning circuit including a phase inverting circuit.
FIG. 19 is a circuit diagram showing another configuration of a tuning circuit including a phase inverting circuit.
FIG. 20 is a circuit diagram showing a sixth modification of the tuning circuit.
21 is a diagram showing the relationship between the magnitude of input / output voltage and the phase of the preceding phase shift circuit shown in FIG. 20;
22 is a diagram showing the relationship between the magnitude of input / output voltage and the phase of the subsequent phase shift circuit shown in FIG. 20;
FIG. 23 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit including an LR circuit therein;
FIG. 24 is a circuit diagram showing another configuration of the phase shift circuit including the LR circuit therein;
FIG. 25 is a circuit diagram showing a seventh modification of the tuning circuit.
FIG. 26 is a circuit diagram showing a configuration of a tuning circuit including a phase inverting circuit.
FIG. 27 is a circuit diagram showing another configuration of a tuning circuit including a phase inverting circuit.
28 is a diagram illustrating the relationship between the magnitude and phase of the input / output voltage of the preceding phase shift circuit shown in FIG. 27;
29 is a diagram showing the relationship between the magnitude and phase of the input / output voltage of the latter-stage phase shift circuit shown in FIG. 27;
FIG. 30 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit including an LR circuit therein;
FIG. 31 is a circuit diagram showing another configuration of a phase shift circuit including an LR circuit therein;
FIG. 32 is a circuit diagram showing a configuration of a tuning circuit including a phase inverting circuit.
FIG. 33 is a circuit diagram showing another configuration of a tuning circuit including a phase inverting circuit.
FIG. 34 is a circuit diagram in which a portion necessary for the operation of the phase shift circuit is extracted from the configuration of the operational amplifier.
[Explanation of symbols]
1 Tuning circuit
2 Frequency control circuit
3 PLL control circuit
4 Tuning detection circuit
5 Input switching circuit
6 Control signal switching circuit

Claims (18)

縦続接続された全域通過型の2つの移相回路と、後段の前記移相回路から出力された帰還信号と入力信号とを加算して前段の前記移相回路に入力する加算回路とを含んでおり、前記入力信号の中から所定の周波数成分のみを抽出する同調回路と、
前記同調回路の出力と所定の基準周波数信号との位相を比較して前記同調回路に対してPLL制御を行うPLL制御回路と、
前記同調回路に前記所定の周波数近傍の周波数を有する信号が入力されたときに、前記同調回路の入出力信号間の位相差に基づいて、前記同調回路の同調周波数を前記同調回路の入力信号の周波数に一致させる周波数制御回路と、
前記同調回路の同調周波数を設定する際は、前記同調回路内に形成される帰還ループのループゲインを所定値以上に設定して前記同調回路を発振させた状態で前記PLL制御回路によるPLL制御を行わせ、前記同調回路の同調周波数が設定された後は、前記ループゲインを前記所定値未満に設定して前記周波数制御回路により前記入力信号の中から前記同調周波数成分のみを抽出させる同調制御回路とを備えることを特徴とする同調制御方式。
Including two cascaded all-pass phase shift circuits, and an adder circuit that adds the feedback signal and the input signal output from the subsequent phase shift circuit and inputs them to the previous phase shift circuit. A tuning circuit for extracting only a predetermined frequency component from the input signal;
A PLL control circuit that compares the phase of the output of the tuning circuit with a predetermined reference frequency signal and performs PLL control on the tuning circuit;
When a signal having a frequency close to the predetermined frequency is input to the tuning circuit, the tuning frequency of the tuning circuit is determined based on the phase difference between the input and output signals of the tuning circuit. A frequency control circuit to match the frequency;
When setting the tuning frequency of the tuning circuit, the PLL control by the PLL control circuit is performed in a state where the loop gain of the feedback loop formed in the tuning circuit is set to a predetermined value or more and the tuning circuit is oscillated. After the tuning frequency of the tuning circuit is set, the tuning control circuit sets the loop gain below the predetermined value and extracts only the tuning frequency component from the input signal by the frequency control circuit. A tuning control system characterized by comprising:
請求項1において、
前記同調制御回路は、前記同調回路の同調周波数を設定する際は前記同調回路への前記入力信号の入力を遮断し、前記同調回路の同調周波数が設定された後は、前記入力信号を前記同調回路に入力する入力切換手段を備えることを特徴とする同調制御方式。
In claim 1,
The tuning control circuit cuts off the input signal input to the tuning circuit when setting the tuning frequency of the tuning circuit, and after setting the tuning frequency of the tuning circuit, the tuning control circuit cuts the input signal to the tuning circuit. A tuning control system comprising an input switching means for inputting to a circuit.
請求項1または2において、
前記周波数制御回路は、前記同調回路の同調周波数を設定する際は前記PLL制御回路の出力に応じた信号を出力し、前記同調回路の同調周波数が設定された後は前記同調回路の入出力信号間の位相差に応じた信号を出力することを特徴とする同調制御方式。
In claim 1 or 2,
When the tuning frequency of the tuning circuit is set, the frequency control circuit outputs a signal corresponding to the output of the PLL control circuit, and after the tuning frequency of the tuning circuit is set, an input / output signal of the tuning circuit A tuning control method characterized by outputting a signal corresponding to the phase difference between the two.
請求項3において、
前記同調制御回路は、前記PLL制御回路による位相比較結果に基づいて前記同調回路の同調周波数が設定されたか否かを判断することを特徴とする同調制御方式。
In claim 3,
The tuning control system, wherein the tuning control circuit determines whether or not a tuning frequency of the tuning circuit is set based on a phase comparison result by the PLL control circuit.
請求項1または2において、
前記PLL制御回路は、
前記同調回路の出力と前記基準周波数信号との周波数比較を行う位相比較器と、
前記位相比較器による比較結果に応じた電圧を出力するチャージポンプと、
前記チャージポンプの出力から高周波成分を除去して制御信号を生成し、この制御信号を前記同調回路に印加するローパスフィルタとを備え、
前記周波数制御回路は、
前記同調回路の出力信号に同期した参照信号に基づいて前記同調回路の入力信号に対して同期整流を行う同期整流回路と、
前記同期整流回路の出力に基づいて、前記同調回路の入出力信号間の位相差に対応したパルス幅を有する信号を出力するパルス変換回路と、
前記同調回路の入出力信号のいずれか一方に基づいて、前記位相差の極性を判断する極性判別回路と、
前記極性判別回路による判断結果に基づいて、前記パルス変換回路の出力信号を通過させあるいは遮断する2つの開閉手段とを備え、
前記同調制御回路は、前記同調回路の同調周波数を設定する際は、前記位相比較器による比較結果に応じた電圧を前記チャージポンプに供給し、前記同調回路の同調周波数が設定された後は、前記2つの開閉手段の出力を前記チャージポンプに供給することを特徴とする同調制御方式。
In claim 1 or 2,
The PLL control circuit includes:
A phase comparator that performs a frequency comparison between the output of the tuning circuit and the reference frequency signal;
A charge pump that outputs a voltage according to a comparison result by the phase comparator;
A high-frequency component is removed from the output of the charge pump to generate a control signal, and a low-pass filter that applies the control signal to the tuning circuit,
The frequency control circuit includes:
A synchronous rectification circuit that performs synchronous rectification on an input signal of the tuning circuit based on a reference signal synchronized with an output signal of the tuning circuit;
A pulse conversion circuit that outputs a signal having a pulse width corresponding to the phase difference between the input and output signals of the tuning circuit based on the output of the synchronous rectifier circuit;
A polarity determination circuit that determines the polarity of the phase difference based on one of the input and output signals of the tuning circuit;
Two opening / closing means for passing or blocking the output signal of the pulse conversion circuit based on the determination result by the polarity determination circuit;
The tuning control circuit, when setting the tuning frequency of the tuning circuit, supplies a voltage according to the comparison result by the phase comparator to the charge pump, and after the tuning frequency of the tuning circuit is set, A tuning control system, wherein outputs of the two opening / closing means are supplied to the charge pump.
請求項5において、
前記2つの移相回路のいずれか一方は、差動増幅器と、前記制御信号によって時定数が変更可能なCR回路あるいはLR回路からなる直列回路とを含んで構成され、
前記同調回路は、前記2つの移相回路のいずれかの出力を同調信号として出力することを特徴とする同調制御方式。
In claim 5 ,
Either one of the two phase shift circuits includes a differential amplifier and a series circuit including a CR circuit or an LR circuit whose time constant can be changed by the control signal.
The tuning control system characterized in that the tuning circuit outputs the output of either of the two phase shift circuits as a tuning signal.
請求項6において、
前記縦続接続された2つの移相回路の少なくとも一方は、前記差動増幅器の反転入力端子に一方端が接続され他方端が前記直列回路に接続された第1の抵抗と、前記差動増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続された第2の抵抗とを有しており、前記第1の抵抗を介して前記差動増幅器の反転入力端子に交流信号を入力し、前記直列回路内のキャパシタあるいはインダクタと抵抗との接続部を前記差動増幅器の非反転入力端子に接続したことを特徴とする同調制御方式。
In claim 6,
At least one of the two cascade-connected phase shift circuits includes a first resistor having one end connected to the inverting input terminal of the differential amplifier and the other end connected to the series circuit, and the differential amplifier A second resistor connected between the output terminal and the inverting input terminal, and an AC signal is input to the inverting input terminal of the differential amplifier via the first resistor. A tuning control system characterized in that a connecting portion between a capacitor or an inductor and a resistor is connected to a non-inverting input terminal of the differential amplifier.
請求項6において、
前記縦続接続された2つの移相回路の少なくとも一方は、前記差動増幅器の反転入力端子に一方端が接続され他方端が前記直列回路に接続された第1の抵抗と、前記差動増幅器の出力端子に接続された第1の分圧回路と、前記第1の分圧回路の出力端と前記差動増幅器の反転入力端子との間に接続された第2の抵抗とを有しており、前記直列回路内のキャパシタあるいはインダクタと抵抗との接続部を前記差動増幅器の非反転入力端子に接続したことを特徴とする同調制御方式。
In claim 6,
At least one of the two cascade-connected phase shift circuits includes a first resistor having one end connected to the inverting input terminal of the differential amplifier and the other end connected to the series circuit, and the differential amplifier A first voltage dividing circuit connected to the output terminal; and a second resistor connected between the output terminal of the first voltage dividing circuit and the inverting input terminal of the differential amplifier. A tuning control system characterized in that a connection part between a capacitor or an inductor and a resistor in the series circuit is connected to a non-inverting input terminal of the differential amplifier.
請求項6において、
前記縦続接続された2つの移相回路の少なくとも一方は、前記差動増幅器の反転入力端子に一方端が接続され他方端が前記直列回路に接続された第1の抵抗と、前記差動増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続された第2の抵抗と、一方端が前記差動増幅器の反転入力端子に接続され他方端が接地された第3の抵抗とを有しており、前記第1の抵抗を介して前記差動増幅器の反転入力端子に交流信号を入力し、前記直列回路内のキャパシタあるいはインダクタと抵抗との接続部を前記差動増幅器の非反転入力端子に接続したことを特徴とする同調制御方式。
In claim 6,
At least one of the two cascade-connected phase shift circuits includes a first resistor having one end connected to the inverting input terminal of the differential amplifier and the other end connected to the series circuit, and the differential amplifier A second resistor connected between the output terminal and the inverting input terminal; and a third resistor having one end connected to the inverting input terminal of the differential amplifier and the other end grounded. An AC signal is input to the inverting input terminal of the differential amplifier via the first resistor, and a connection portion between the capacitor or the inductor and the resistor in the series circuit is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier. Tuning control system characterized by that.
請求項6において、
前記縦続接続された2つの移相回路の少なくとも一方は、抵抗値がほぼ等しい第1および第2の抵抗により構成される第1の分圧回路を有しており、前記第1の分圧回路の出力端子の電位と前記直列回路内のキャパシタあるいはインダクタと抵抗との接続部の電位との電位差を前記差動増幅器により所定の増幅度で増幅して出力することを特徴とする同調制御方式。
In claim 6,
At least one of the two cascade-connected phase shift circuits has a first voltage dividing circuit configured by first and second resistors having substantially equal resistance values, and the first voltage dividing circuit A tuning control system characterized in that the potential difference between the potential of the output terminal of the capacitor and the potential of the connection portion between the capacitor or the inductor and the resistor in the series circuit is amplified by the differential amplifier with a predetermined amplification and output.
請求項6〜10のいずれかにおいて、
前記同調回路は、前記縦続接続された2つの移相回路によって形成される帰還ループの一部に挿入されて入力信号の位相を変えずに出力する非反転回路を備えており、前記縦続接続された2つの移相回路を合わせた位相シフト量の合計が360°となる周波数近傍の周波数で同調動作を行うことを特徴とする同調制御方式。
In any one of Claims 6-10,
The tuning circuit includes a non-inverting circuit that is inserted into a part of a feedback loop formed by the two cascaded phase shift circuits and outputs the input signal without changing the phase, and is connected in cascade. A tuning control system characterized by performing a tuning operation at a frequency in the vicinity of a frequency at which the total of the phase shift amounts of the two phase shift circuits is 360 °.
請求項6〜10のいずれかにおいて、
前記同調回路は、前記縦続接続された2つの移相回路によって形成される帰還ループの一部に挿入されて入力信号の位相を反転して出力する位相反転回路を備えており、前記縦続接続された2つの移相回路を合わせた位相シフト量の合計が180°となる周波数近傍の周波数で同調動作を行うことを特徴とする同調制御方式。
In any one of Claims 6-10,
The tuning circuit includes a phase inverting circuit that is inserted into a part of a feedback loop formed by the two cascaded phase shift circuits and that inverts the phase of an input signal and outputs the inverted signal. A tuning control system characterized by performing a tuning operation at a frequency in the vicinity of a frequency at which the sum of the phase shift amounts of the two phase shift circuits is 180 °.
請求項6〜10のいずれかにおいて、
前記帰還ループの一部に第2の分圧回路を挿入し、
前記同調回路は、前記第2の分圧回路に入力される交流信号を同調信号として出力することを特徴とする同調制御方式。
In any one of Claims 6-10,
Inserting a second voltage divider in part of the feedback loop;
The tuning control system characterized in that the tuning circuit outputs an AC signal input to the second voltage dividing circuit as a tuning signal.
請求項5において、
前記2つの移相回路のいずれか一方は、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、CR回路あるいはLR回路からなり前記制御信号によって時定数が変更可能な直列回路と、前記変換手段によって変換された一方の交流信号を前記直列回路の一方端を介して、他方の交流信号を前記直列回路の他方端を介して合成する合成手段とを有しており、
前記同調回路は、入力された交流信号の位相を変えずに増幅して出力する非反転回路を有しており、前記2つの移相回路と前記非反転回路とを所定の順序で縦続接続して位相シフト量の合計が360°となる周波数近傍の周波数で同調動作を行うことを特徴とする同調制御方式。
In claim 5 ,
Either one of the two phase shift circuits comprises a conversion means for converting an input AC signal into an in-phase AC signal and a reverse-phase AC signal, and a CR circuit or an LR circuit. The time constant is changed by the control signal. A possible series circuit, and combining means for synthesizing one AC signal converted by the converting means via one end of the series circuit and the other AC signal via the other end of the series circuit. And
The tuning circuit includes a non-inverting circuit that amplifies and outputs an input AC signal without changing the phase, and cascades the two phase shift circuits and the non-inverting circuit in a predetermined order. The tuning control system is characterized in that the tuning operation is performed at a frequency near the frequency at which the total amount of phase shift is 360 °.
請求項14において、
前記縦続接続された2つの移相回路および前記非反転回路によって形成される帰還ループの一部に分圧回路を挿入し、
前記同調回路は、前記分圧回路に入力される交流信号を同調信号として出力することを特徴とする同調制御方式。
In claim 14,
A voltage dividing circuit is inserted into a part of a feedback loop formed by the two cascaded phase shift circuits and the non-inverting circuit;
The tuning control system characterized in that the tuning circuit outputs an AC signal input to the voltage dividing circuit as a tuning signal.
請求項5において、
前記2つの移相回路のいずれか一方は、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、CR回路あるいはLR回路からなり前記制御信号によって時定数が変更可能な直列回路と、前記変換手段によって変換された一方の交流信号を前記直列回路の一方端を介して、他方の交流信号を前記直列回路の他方端を介して合成する合成手段とを有しており、
前記同調回路は、入力された交流信号の位相を反転増幅して出力する位相反転回路を有しており、前記2つの移相回路と前記位相反転回路とを所定の順序で縦続接続して前記2つの移相回路の位相シフト量の合計が180°となる周波数近傍の周波数で同調動作を行うことを特徴とする同調制御方式。
In claim 5 ,
Either one of the two phase shift circuits comprises a conversion means for converting an input AC signal into an in-phase AC signal and a reverse-phase AC signal, and a CR circuit or an LR circuit. The time constant is changed by the control signal. A possible series circuit, and combining means for synthesizing one AC signal converted by the converting means via one end of the series circuit and the other AC signal via the other end of the series circuit. And
Said tuning circuit has a phase inversion circuit and outputting the inverted and amplified the phase of the input AC signal, wherein by cascade connecting the two phase shifting circuits and said phase inverting circuit in a predetermined sequence A tuning control system characterized by performing a tuning operation at a frequency in the vicinity of a frequency at which a total of phase shift amounts of two phase shift circuits is 180 °.
請求項16において、
前記縦続接続された2つの移相回路および前記位相反転回路によって形成される帰還ループの一部に分圧回路を挿入し、
前記同調回路は、前記分圧回路に入力される交流信号を同調信号として出力することを特徴とする同調制御方式。
In claim 16,
A voltage dividing circuit is inserted into a part of a feedback loop formed by the two cascaded phase shifting circuits and the phase inverting circuit;
The tuning control system characterized in that the tuning circuit outputs an AC signal input to the voltage dividing circuit as a tuning signal.
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制御方式。
In any one of Claims 1-17,
A tuning control system characterized in that component parts are integrally formed on a semiconductor substrate.
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