JPH01212105A - 集積ジャイレータ発振器 - Google Patents

集積ジャイレータ発振器

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JPH01212105A
JPH01212105A JP63323840A JP32384088A JPH01212105A JP H01212105 A JPH01212105 A JP H01212105A JP 63323840 A JP63323840 A JP 63323840A JP 32384088 A JP32384088 A JP 32384088A JP H01212105 A JPH01212105 A JP H01212105A
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B7/00Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/20Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising resistance and either capacitance or inductance, e.g. phase-shift oscillator
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2200/00Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
    • H03B2200/003Circuit elements of oscillators
    • H03B2200/0058Circuit elements of oscillators with particular transconductance characteristics, e.g. an operational transconductance amplifier

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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、発振器に関し、特に方向性移相素子から成る
集積発振器回路に関する。
(従来技術及び解決しようとする課題)誘導性素子は容
易に集積することができないため、従来技術の多くの集
積発振器回路は、外部コンデンサが抵抗器を介して充電
または放電される緩和型であった。その他の型の集積発
振器は、発振周波数を設定するために水晶などの外部周
波数決定手段を利用していた。上述した発振器は、いず
れも一般的に発振範°囲が制限され、広範な発振帯域に
対して同調させるのに適していなかった。
したがって、発振周波数を設定するため他の素子と組み
合わせて利用する発振器回路の容量性素子を発振器の他
の全ての素子と共にチップ上に集積することのできるよ
うな集積発振器回路が望まれていた。更に、発振器の動
作周波数を広い範囲にわたって制御できることが望まれ
ていた。
したがって、本発明の一目的は、改良した集積発振器回
路を提供することである。
本発明の他の目的は、改良したジャイレータ集積発振器
を提供することである。
本発明の更に他の目的は、ジャイレータとして接続され
温度補償されたgmステージを有する発振器を提供する
ことである。
(課題を解決するための手段) 上記及びその他の目的を達成するため、本発明に従った
集積ジャイレータ発振器は1対の9mステージを有し、
そのうち第2のgmステージの出力が第1のステージの
反転入力に接続され、第1のス・  テーラの出力が第
2のステージの非反転入力に接続されている。更に、そ
れぞれ2つのgmステージの出力とアースとの間に接続
されている第1及び第2の容量器、並びに第1のgmス
テージの出力と第1のgmステージの非反転入力との間
に接続されているフィードバック回路から構成され、第
2のgmステージの反転入力がアースに接続されている
(好適実施例の説明) 第1図は、本発明の集積ジャイレータ発振器10の一実
施例を示す。発振器10は、各々反転及び非反転入力と
出力を有する第1gmステージ(オペアンプ)12及び
第2gmステージ14によって構成されている。gmス
テージ12の出力はgmステージ14の非反転入力に接
続され、gmステージ14の出力はgmステージ12の
反転入力に接続されている。一対の容量器としての集積
コンデンサ16及び18は、gmステージ12及び14
のそれぞれの出力に接続されている。単位利得緩衝増幅
器20、抵抗器22及び24を有するフィードバック回
路によって、gmステージ12の出力からその非反転入
力にフィードバック信号が与えられる。gmステージ1
4の反転入力はアース基準値に接続されている。後で説
明するように、ジャイレータ−発振器10の発振周波数
は、gmステージ12及び14をそれぞれ制御する電流
源26及び28で略示する外部電流源によって制御され
る。
gmステージ12及び14の各々は、第2図に示す周知
の広帯域増幅器又は電流セル30によって構成されてい
る。増幅器30の動作の詳細な解析が、1968年12
月に出版されたIEEEの「ソリッドステート回路ジャ
ーナル」の353−365頁に説明されている。簡単に
説明すれば、増幅器30は、トランジスタ36及び38
によって構成される差動増幅器のそれぞれの入力に接続
されている一対のダイオード接続トランジスタ32及び
34を有している。トランジスタ36のベースは、抵抗
器40を介してgmステージの非反転入力42に接続さ
れ、トランジスタ38のベースは、抵抗器44を介して
反転入力46に接続されている。ダイオード手段32の
エミッタ又はカソードは、ダイオード手段34のエミッ
タ又はカソードとともに、電流■1をアースへ落とす定
電流源に接続されている。トランジスタ36及び38の
共通に接続されたエミッタは、テール(tail)電流
I2を与えている第2の電流源50に接続されている。
電流源50は電流I2の絶対値を変化させるために制御
することができ、この電流I2が次にステージのgm値
を変化させる。
上述のI EEEジャーナルで詳細に説明されているよ
うに、gmステージの利得又はトランスコンダクタンス
は、 に等しく、ここでRは抵抗器40及び44の抵抗値であ
る。ゆえに、このステージのgm値は、制御電流I2を
変化させることによって、変化することができる。もし
gmlがgm2と等しく、C1がC2と等しければ(こ
こでC1及びC2はそれぞれコンデンサ16及び18の
容量である)、ジャイレータ発振器10の発掘周波数は
、 で示すことができ、(1)式で定義されているgmの値
を(2)式に代入すると、発振周波数は電流I2の値に
正比例することが示される。したがって、I2を制御す
ることによって、ジャイレータ発振器10の周波数を、
広範囲にわたって変化させることができる。
gmステージ14の出力をgmステージ12の反転入力
に接続することによって、叩ステージ12は負のステー
ジとして動作し、その結果gmステージ12の出力が、
発振周波数を’oscに保持するための誘導性素子とし
て器能する。
ジャイレータ発振器10は、集積回路であるから、gm
ステージ12及び14は発振器の集積抵抗器の温度係数
(TC>に等しいTOを有する。しかし、もし11が内
部集積抵抗器の値に反比例し、I2が外部制御電流源で
あってそのTCがゼロであれば、発振器のgmは温度に
対して一定となる。
第3図を参照すると、好適実施例の集積ジャイレータ発
振器10をより詳細に示している。第1及び第2図中の
同じ構成部品に対応する第3図中の構成部品には、同一
の参照番号が付けられていることが分かる。更に、ある
種の抵抗器及びトランジスタは、バイアスを与えるなど
動作上在来のものであるから、第3図の説明では特に番
号を付されていないことも分かる。   。
トランスコンダクタンス・ステージ12及び14は、第
2図を参照して上に説明した電流利得セル30及び30
′を有するものとして示されている。電流11は、電流
源60からカレントミラー配列を介してgmステージ1
2及び14のダイオード手段32及び34に供給される
。このカレントミラー配列は、トランジスタ62.64
.66.68及び抵抗器70,72.74から構成され
ている。トランジスタ62はトランジスタ64と組み合
わされ、機能上ダイオードとして動作する。
その結果、ベースがともにトランジスタ62のベースに
接続されているトランジスタ66及び68がバイアスさ
れ、11に等しい電流をそれぞれのダイオード32.3
4及び32’ 、34’から引き出す。同様にして、好
適実施例では端子78及び80に接続された外部制御電
流源である電流源76が電流I を供給し、この電流I
2がトランジスタ82.84及び抵抗器90を介して等
しく写される。それによって、トランジスタ36と38
及び36′ と38′によって構成される両差動増幅器
からトランジスタ86.88と抵抗器92.94とを通
じて電流I  、I  ’を流す。
gmステージ14の出力は、結節点Aで取り出され、ダ
イオード接続トランジスタ96を通じて電圧シフトされ
、トランジスタ98を介して緩衝トランジスタ100の
ベースに供給され、抵抗器44を介してgmステージ1
2の反転入力を駆動する。gmステージ12の出力は、
結節点Bで取り出され、電圧シフトダイオード接続トラ
ンジスター02、トランジスター04及び緩衝トランジ
スター07を介してgmステージ14の非反転入力に接
続され、この緩衝トランジスタ107のエミッタは抵抗
器40’に接続されている。gmステージ12からの出
力信号の一部が抵抗器106及びトランジスタ108を
通じて抵抗器40に於いてgmステージ12の非反転入
力にフィードバックされる。バイアス電位VBが、入力
端子111から抵抗器110を介してトランジスタ10
8のベースに供給される。発振器10の出力は、トラン
ジスタ104のエミッタに接続されている出力112で
取り出すことができる。一対の電流!114及び116
が、セル30及び30′にバイアス電流を与える。電流
源114は、関連する抵抗器と共にトランジスタ118
.120.124及び126を有し、その結果トランジ
スタ120を通じて流れる電流が等しく写され、理解で
きる通り、トランジスタ118を通じてI2の半分にほ
ぼ等しい電流の流れを作る。同様に、トランジスタ12
8と接続されることによってダイオードとして動作する
トランジスタ124を通る電流の流れが等しく写され、
トランジスタ126を通じてI2の半分に等しい電流の
流れを作る。
(発明の効果) 発振器10の動作は上述した通りであり、卯ステージ1
2は負のgmステージとして動作し、その結果この第1
のステージは、コンデンサ16を使用する誘導器として
機能し、第2のgmステージのコンデンサ18と協動し
て発振器のタンク回路をもたらす。電流源76を制御す
ることによって、電流I2及び12′を変化させて発振
器の周波数を制御することができる。
誘導器をシュミレーションするため負のgmとして動作
するgmステージを使用することによって、集積ジャイ
レータ発振器のチップ上に2個のコンデンサを集積する
ことが可能になる。更に、2基の広帯域増幅器又は電流
利得セルを使用することによって、発振器の出力周波数
の広範囲にわたる同調が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に従ったジャイレータ発振器の関部ブ
ロック概略図である。 第2図は、第1図のgmステージを構成する在来の電流
利得セルの概略図である。 第3図は、第1図の発振器の詳細な回路図である。 (主要符号の説明) 10・・・ジャイレータ発振器 12.14・・・gmステージ 16.18・・・集積コンデンサ 20・・・単位利得バッファ増幅器 22.24・・・抵抗器 26.28・・・電流源

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 制御電流を供給するための第1の電流源; 負のトランスコンダクタンスをもたらすよう動作し、反
    転入力、非反転入力、制御入力及び出力を有し、前記制
    御入力が前記第1の電流源に接続されている、ところの
    第1のトランスコンダクタンス・ステージ; 該第1のトランスコンダクタンス・ステージの前記出力
    に接続されている第1の容量器; 反転入力、非反転入力、制御入力及び出力を有し、該制
    御入力が前記第1の電流源に接続され、該出力が前記第
    1のトランスコンダクタンス・ステージの前記反転入力
    に接続され、該非反転入力が前記第1のトランスコンダ
    クタンス・ステージの前記出力に接続され、該反転入力
    がアース電位に接続されている、ところの第2のトラン
    スコンダクタンス・ステージ; 該第2のトランスコンダクタンス・ステージの前記出力
    に接続されている第2の容量器;並びに前記第1のトラ
    ンスコンダクタンス・ステージの前記出力から前記第1
    のトランスコンダクタンス・ステージの前記非反転入力
    へとフィードバック信号をもたらすフィードバック回路
    ; から構成されることを特徴とする発振器。
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