JP4511014B2 - 同調可能な発振回路を有する発振器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同調可能な発振回路と、同調領域を拡張するためのスイッチとを有する発振器に関する。このようなスイッチにより、発振周波数を制御する構成素子の１つ、通常はコイルを橋絡することができ、これにより別の周波数領域へ切り換えることができる。
【０００２】
【従来の技術】
この形式の回路はとりわけテレビジョン受信機で、下方および上方ＶＨＦ領域を受信するために使用される。
【０００３】
この形式の回路を図１に基づいて詳細に説明する。集積回路ＩＣ１には同調可能なＬＣ発振回路が接続されており、この発振回路は周波数制御される構成素子、すなわちコイルＬ１とＬ２およびキャパシタＣ４とＣ５を有する。集積回路ＩＣ１は市販されているチューナＩＣ、例えばシーメンス社のＴＵＡ ６０１４ＸＳ型である。この集積回路は発振器の他にさらに別の回路、例えばミクサおよびＰＬＬを含んでおり、ＵＨＦバンドでもＶＨＦバンドでも動作することができる。この回路には種々の制御電圧の他に高周波信号Ｖ（ＶＨＦ）も印加される。
【０００４】
ＬＣ発振回路はパラレル発振回路として集積回路ＩＣ１に配置されており、ここで２つのコイルＬ１とＬ２並びに２つのキャパシタＣ４とＣ５がそれぞれ直列に接続されている。２つのキャパシタの１つ、すなわちＣ４は容量性ダイオードであり、そのキャパシタンスは同調電圧ＵＴにより可変である。この電圧ＵＴはここでは比較的高抵抗の２つの抵抗Ｒ３とＲ４を介して容量性ダイオードＣ４ないし発振回路に印加される。キャパシタＣｉ１〜Ｃｉ４を介して発振回路は集積回路ＩＣ１に入力結合される。
【０００５】
スイッチＳＤ、通常はＰｉｎダイオードにより、２つのコイルの一方、ここではコイルＬ２を橋絡することができる。これにより発振周波数を比較的大きな領域へシフトすることができる。スイッチＳＤの導通接続によりここではコイルＬ１がキャパシタＣ４と接続され、これによってこの場合、コイルＬ２のインダクタンスが発振周波数に対して何の役目も果たさなくなる。スイッチＳＤを導通接続するためには切換電圧ＵＳが必要である。この切換電圧は抵抗ＲＳ１を介してＬＣ発振回路に印加され、スイッチＳＤの後方で抵抗ＲＳ２を介してアースＧに導かれる。キャパシタＣ２とＣ３は高周波的には短絡部として作用する。これらのキャパシタは、同調電圧ＵＴと回路電圧ＵＳとの間の源結合部として作用し、キャパシタＣ１は切換電圧ＵＳのろ波部として作用する。
【０００６】
スイッチＳＤを低抵抗状態にもたらすためには、スイッチダイオードＳＤの形式に応じて数ｍＡの相応の電流を流さなければならない。このために、使用される切換電圧ＵＳ、例えば０Ｖと５Ｖに依存して、抵抗ＲＳ１とＲＳ２はキロオームまたはそれ以下の領域となる。発振器はそのために、スイッチダイオードＳＤが導通している回路状態、すなわち“上方ＶＨＦ領域”では、抵抗ＲＳ１とＲＳ２に並列回路によって非対称に負荷される。回路状態“下方ＶＨＦ領域”では、スイッチＳＤが遮断されており、コイルＬ２はこのときには存在する抵抗ＲＳ１とＲＳ２の直列回路によってオーム的に減衰される。その結果、回路のＱが悪化し、さらには発振特性が悪化する。この発振特性の悪化は発振停止にまでつながることがある。さらに回路のＱの悪化のため、位相ノイズ特性も悪化する。しかし良好な位相ノイズ特性を有する発振器はとりわけデジタル伝送方式で必要である。
【０００７】
比較的低抵抗の抵抗ＲＳ１とＲＳ２をさらに高抵抗に選択することはできない。なぜならそのように選択するとスイッチＳＤを流れる電流が過度に小さくなるからである。インダクタンスが回路コイルのインダクタンスより格段に大きなチョークによりこの抵抗を置換することも可能であるかもしれないが、しかしこのチョークは抵抗より数倍も高価であり、しかも発振器の発振特性に不利に作用し得る固有共振成分を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、抵抗によって切り換え可能な同調領域を有する安価な発振器を提供することであり、この発振器は良好な発振特性と良好な位相ノイズ特性を有するようにする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題は冒頭に述べた発振器において、同調素子（Ｃ４）と第１のキャパシタ（Ｃ５）が、第１のコイル（Ｌ１ａ）の第１の端子と、第２のコイル（Ｌ１ｂ）の第１の端子との間に、直列に接続されており、
前記第１のコイル（Ｌ１ａ）の第１の端子と、前記第２のコイル（Ｌ２ａ）の第１の端子とは前記発振回路に接続されており、
前記第１コイル（Ｌ１ａ）の第２の端子と、前記第２のコイル（Ｌ１ｂ）の第２の端子とはスイッチ（ＳＤ）を介して相互に接続可能であり、
第３のコイル（Ｌ２ｂ）の第１の端子が、前記第２のコイル（Ｌ１ｂ）の第２の端子および前記スイッチ（ＳＤ）のアノードと接続されており、
第４のコイル（Ｌ２ａ）の第１の端子が、前記第１のコイル（Ｌ１ａ）の第２の端子および前記スイッチ（ＳＤ）のカソードと接続されており、前記第４のコイル（Ｌ２ａ）の第２の端子は基準電位（Ｇ）と接続されており、
スイッチ（ＳＤ）に対する切換電圧（ＵＳ）が前記第３のコイル（Ｌ２ｂ）の第２の端子と基準電位（Ｇ）との間に入力され、
前記第３のコイル（Ｌ２ｂ）の第２の端子は第２のキャパシタ（Ｃ６）を介して基準電位（Ｇ）と接続されており、切換電圧（ＵＳ）を基準電位（Ｇ）に対して阻止し、
前記スイッチ（ＳＤ）が遮断されると、前記発振回路は前記第１のコイル（Ｌ１ａ）、前記第２のコイル（Ｌ１ｂ）および前記第３のコイル（Ｌ２ａ）、アースそして第４のコイル（Ｌ２ｂ）を介して発振し、これにより下方ＶＨＦバンドに切り換えることができるように構成して解決される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明による同調可能な発振回路を備える発振器は同調領域を拡張するためのスイッチを有し、このスイッチは発振回路の発振周波数を共に定める２つのコイルと直列に接続されている。スイッチの領域で発振回路に接続される別のコイルを介してスイッチに対する切換電圧が供給される。この第３のコイルはここでは他方の端部が基準電位、例えばアースと接続されており、高周波的には短絡部として作用するキャパシタが切換電圧を基準電位から分離する。
【００１１】
スイッチダイオードの他方の端部には別の構成素子、有利には第４のコイルが切換電圧の導出のために接続されている。この第４のコイルは第３のコイルと同じインダクタンスを有する。ここでの発振回路の機能は次のとおりである：スイッチが閉成されると、第３のコイル並びに切換電圧と関連してスイッチＳＤに接続される別の構成素子が発振周波数に対して何の役目も果たさなくなる。スイッチが開放されると、第３のコイル並びに第４のコイルが周波数調整素子として発振回路に作用する。ここで切換電圧は発振回路の接続点に入力され、この接続点は高周波的にはアースされているから、どの抵抗を介して切換電圧が入力されるかは重要でない。これにより発振回路は切換電圧の接続によりオーム的に減衰されることはない。
【００１２】
第１の２つのコイルは有利には同じ大きさであり、そのためこれら発振周波数を共に定める回路コイルは第３のコイルによりちょうどその中央で接地される。これにより発振回路のＱ並びに発振特性に不利な影響が及ぶことがない。
【００１３】
スイッチのこの構成により、発振回路を第４のコイルを使用すると厳密に対称性に構成することができる。なぜなら第３のコイルはキャパシタを介して高周波的には基準電位ないしアースに接続されるからである。第３および第４のコイルは空芯コイルとして構成することができるから、回路を非常に安価に構成することができる。高価なチョークが切り換えのために使用されることはない。
【００１４】
【実施例】
図２の発振回路は図１の回路と同じように集積回路ＩＣ１であり、例えば冒頭に述べたチューナＩＣにキャパシタＣｉ１〜Ｃｉ４を介して接続されている。この発振回路は同様に、共振周波数を共に定める２つのキャパシタＣ４とＣ５を有する。ここで同調素子Ｃ４は例えば容量性ダイオードであり、発振周波数を同調するためにそのキャパシタンスが可変である。
【００１５】
このキャパシタＣ４とＣ５には、２つの並列のコイルＬ１ａとＬ１ｂが直列に接続されている。しかしこれらのコイルは図１とは異なり、スイッチＳＤを介して相互に接続されている。ここでスイッチＳＤに対して第３のコイルＬ２ｂを介して切換電圧ＵＳが供給される。このコイルＬ２ｂはキャパシタＣ６を介して基準電位Ｇ、この実施例ではアースと接続されており、したがってスイッチＳＤが開放されているときには周波数調整素子として作用する。キャパシタＣ６の値はここでは、第３のコイルＬ２ｂが高周波的にアースに接続され、これにより切換電圧ＵＳを低抵抗の抵抗ＲＳ１を介してコイルＬ２ｂに入力することができるように選定される。ここでキャパシタＣ１は切換電圧ＵＳのろ波に作用する。スイッチＳＤはとりわけＰＩＮダイオードまたは類似の構成素子である。同調素子Ｃ４に対する同調電圧ＵＴも図１と同様に抵抗Ｒ３を介して供給される。しかしここではコイルＬ２ａを介してアースＧに導かれる。図１と図２の回路で同じ構成素子には同じ参照符号が付してある。
【００１６】
スイッチＳＤの他方の端部には第４のコイルＬ２ａが接続されており、このコイルを介して、スイッチＳＤが導通するときアースＧに導かれる。スイッチＳＤが遮断されると、発振回路はコイルＬ１ａ，Ｌ１ｂおよびコイルＬ２ａ、アースそしてＬ２ｂを介して発振する。これにより下方ＶＨＦバンドにこの実施例で切り換えることができる。２つのコイルＬ２ａとＬ２ｂのインダクタンスはここでは特に同じ大きさである。これによりスイッチＳＤの遮断によって、Ｑおよび発振器の発振特性に不利な影響が及ぼされることがない。なぜならこの実施例のように発振回路がアースされていない場合では、回路コイルの中点で接地することができるからである。
【００１７】
２つのコイルＬ２ａとＬ２ｂは高周波的には基準電位ないしアースに接続されるから、この回路構成により切換電圧ＵＳの接続は、スイッチＳＤが導通しているときでも遮断されているときでも、発振回路側からは見ることができない。これにより抵抗ＲＳ１は任意に低抵抗に選択することができ、所望の電流をスイッチダイオードＳＤに対して調整することができる。発振回路の回路構成をとりわけ厳密に対称性に選択することができる。なぜならキャパシタＣ６によりコイルＬ２ｂは高周波的にはアースに接続され、これにより回路は良好な電気特性を有するからである。有利な実施例では４つのコイルのインダクタンスは次の関係を有する。すなわち、Ｌ１ａ＝Ｌ１ｂかつＬ２ａ＝Ｌ２ｂである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の発振器の回路図である。
【図２】本発明による同調可能な波深海路を有する発振器の回路図である。

Claims (6)

1. 同調可能な発振回路と、同調領域を拡張するためのスイッチ（ＳＤ）とを有する発振器において、
   同調素子（Ｃ４）と第１のキャパシタ（Ｃ５）が、第１のコイル（Ｌ１ａ）の第１の端子と、第２のコイル（Ｌ１ｂ）の第１の端子との間に、直列に接続されており、
   前記第１のコイル（Ｌ１ａ）の第１の端子と、前記第２のコイル（Ｌ２ａ）の第１の端子とは前記発振回路に接続されており、
   前記第１コイル（Ｌ１ａ）の第２の端子と、前記第２のコイル（Ｌ１ｂ）の第２の端子とはスイッチ（ＳＤ）を介して相互に接続可能であり、
   第３のコイル（Ｌ２ｂ）の第１の端子が、前記第２のコイル（Ｌ１ｂ）の第２の端子および前記スイッチ（ＳＤ）のアノードと接続されており、
   第４のコイル（Ｌ２ａ）の第１の端子が、前記第１のコイル（Ｌ１ａ）の第２の端子および前記スイッチ（ＳＤ）のカソードと接続されており、前記第４のコイル（Ｌ２ａ）の第２の端子は基準電位（Ｇ）と接続されており、
   スイッチ（ＳＤ）に対する切換電圧（ＵＳ）が前記第３のコイル（Ｌ２ｂ）の第２の端子と基準電位（Ｇ）との間に入力され、
   前記第３のコイル（Ｌ２ｂ）の第２の端子は第２のキャパシタ（Ｃ６）を介して基準電位（Ｇ）と接続されており、切換電圧（ＵＳ）を基準電位（Ｇ）に対して阻止し、
   前記スイッチ（ＳＤ）が遮断されると、前記発振回路は前記第１のコイル（Ｌ１ａ）、前記第２のコイル（Ｌ１ｂ）および前記第３のコイル（Ｌ２ａ）、アースそして第４のコイル（Ｌ２ｂ）を介して発振し、これにより下方ＶＨＦバンドに切り換えることができる、ことを特徴とする発振器。
2. 前記第１のコイル（Ｌ１ａ）と第２のコイル（Ｌ１ｂ）のインダクタンスは同じ大きさである、請求項１記載の発振器。
3. 発振周波数を調整する前記第１のコイル（Ｌ１ａ）、第２のコイル（Ｌ１ｂ）、第３のコイル（Ｌ２ａ）、第４のコイル（Ｌ２ｂ）、第１のキャパシタ（Ｃ４）および第２のキャパシタ（Ｃ５）を有する発振器は厳密に対称性に構成されている、請求項１記載の発振器。
4. 切換電圧（ＵＳ）は低抵抗の抵抗（ＲＳ１）を介して前記第３のコイル（Ｌ２ｂ）の第２の端子に入力される、請求項１から３までのいずれか１項記載の発振器。
5. 前記スイッチ（ＳＤ）はＰＩＮダイオードであり、前記同調素子（Ｃ４）は同調可能なキャパシタまたは容量性ダイオードであり、基準電位（Ｇ）がアースである、請求項１から４までのいずれか１項記載の発振器。
6. 前記スイッチ（ＳＤ）に対する切換電圧（ＵＳ）は、第３のコイル（Ｌ２ｂ）を介してスイッチ（ＳＤ）に供給され、スイッチ（ＳＤ）の後方で第４のコイル（Ｌ２ａ）を介してアースに導かれ、
   前記第３のコイル（Ｌ２ｂ）は、スイッチ（ＳＤ）が開放しているとき発振回路の発振周波数を共に定める構成素子である、請求項１から５までのいずれか１項記載の発振器。

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