JPH0253304A - 移相型発振回路 - Google Patents

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、移相型発振回路に関し、特に集積回路化に適
すると共に、数ＧＨｚの発振信号を出力するようにした
移相型発振回路に関する。

〔発明の概要〕

本発明の移相型発振回路は、少なくともＮ段（Ｎ≧３）
の移相回路を有し、前記Ｎ段の移相回路を縦続接続して
正帰還ループを構成した移相型発振回路において、前記
Ｎ段の移相回路のそれぞれは差動増幅器とこの差動増幅
器の出力に接続したＣＲ時定数回路とから成り、前記Ｎ
段の差動増幅器の複数段に出力端子を設け、互いに位相
の異なる複数の発振信号を出力することができる。

また、複数の発振信号の位相差を９０°に設定すれば、
イメージ妨害信号を打消すようにした周波数変換器の局
部発振器に用いることができる。

更に、前記ＣＲ時定数回路のコンデンサの容量を可変し
て発振周波数を可変することができる。

〔従来の技術〕

従来の発振回路の一例として、実公昭６１−３８２６３
号公報に示される如く、互いに逆相の発振信号が取り出
されるようにしたＬＣ型発振回路が知られている。

すなわち、第５図において、集積回路内にトランジスタ
１ａ５　トランジスタ１ｂ及び定電流ｓＩＣから成る差
動増幅器１と、第１の正帰還用トランジスタ２及び第２
の正帰還用トランジスタ３と、電圧制御型可変容量ダイ
オード４を形成し、インダクタンスし及びコンデンサＣ
から成る並列共振回路５を外付けして構成する。そして
、端子６に制御電圧を印加すると共に端子７に電源電圧
を印加し、出力端子８及び出力端子９から互いに逆相の
発振信号を取り出している。

また、特公昭５９−１５２１２号公報に示される通り、
コンデンサと抵抗器の時定数回路（以下、ＣＲ時定数回
路と呼称する）とインバータとを有し、単一の発振信号
を出力するようにした発振回路が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第５図に示す従来のＬＣ型発振回路は、
インダクタンスし及びコンデンサＣから成る並列共振回
路５を集積回路の外部に設けるので、集積回路パッケー
ジの端子部分のインダクタンス成分及び漂遊容量が高周
波（例えば数ＧＨ２）で無視できないため、安定な発振
信号が得られない欠点があると共に、出力端子８及び出
力端子９から互いに逆相の発振信号は得られるものの、
それ以外の例えば互いに９０°位相差の複数の発振信号
は得られない欠点があった。

また、後者の発振回路は、ＬＣ共振回路が不要になるが
、単一の発振信号しか得られないと共に発振周波数を可
変することが容易でない欠点があった。

従って、本発明の目的は前記欠点を改良した移相型発振
回路を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の移相型発振回路は、少なくともＮ段（Ｎ≧３）
の移相回路を有し、前記Ｎ段の移相回路を縦続接続して
正帰還ループを構成した移相型発振回路において、前記
Ｎ段の移相回路のそれぞれを差動増幅器とこの差動増幅
器の出力に接続したＣＲ時定数回路とから構成し、前記
Ｎ段の差動増幅器の複数段に互いに位相の異なる複数の
発振信号を出力する出力端子を設ける。

また、本発明の移相型発振回路の一例として、Ｎ段のＣ
Ｒ時定数回路のそれぞれのコンデンサを可変型コンデン
サにより構成する。

〔作用〕

本発明の移相型発振回路は、前記Ｎ段の差動増幅器の複
数段に設けた出力端子から互いに位相の異なる（例えば
９０°）複数の発振信号を出力することができる。

また、Ｎ段のＣＲ時定数回路のそれぞれのコンデンサを
可変型コンデンサにより構成する場合には、互いに位相
の異なる複数の発振信号の周波数を可変することができ
る。

従って、本発明の移相型発振回路をイメージ妨害信号を
打消すようにした周波数変換器の局部発振器として用い
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例について、図面を参照して説明
する。

第１図は、本発明の移相型発振回路の基本構成を示す回
路接続図で、１０は第１の移相回路、１１は第２の移相
回路、１２は第３の移相回路である。前記第１の移相回
路１０乃至第３の移相回路１２はＮ段（Ｎ≧３）の移相
回路のＮ＝３の場合を示すが、後述するようにＮは例え
ば４でもよい。前記第１の移相回路１０は、トランジス
タＱ８、トランジスタＱ２及び定電流源１３からなる第
１の差動増幅器１４と、抵抗器Ｒ１（または抵抗器Ｒ２
）及びコンデンサＣＩからなる第１の時定数回路１５か
ら構成される。前記トランジスタＱ１とトランジスタＱ
２の各エミッタは共通接続され、定電流源１３を介して
基準電位に接続され、各コレクタはそれぞれ抵抗器Ｒ１
及び抵抗器Ｒ２を介して直流電源端子１６に接続される
。前記コンデンサＣＩは、トランジスタＱ、とトランジ
スタＱ２のコレクタ間に接続され、前記抵抗器Ｒ＋　と
共にローパスフィルタを構成する。前記第１の時定数回
路１５の時定数は抵抗器ＲＩと抵抗器Ｒ１の合成抵抗値
ｒ１とコンデンサＣＩの容量Ｃ５の積Ｃ７・ｒｌで定ま
る。

（但し、トランジスタＱ、の出力抵抗は抵抗値ｒ１より
充分大とする）。

従って、第１の移相回路１０の移相量θ１は、角周波数
をωとすればθ＋　＝ｊａｎ−’ωｃ、ｒ、（ローパス
フィルタ）で表され、Ｃ，ｒｌを適宜選定することによ
り、−例として６０°に設定する。

前記第２の移相回路１１はトランジスタＱ３、トランジ
スタＱ、及び定電流源１７からなる第２の差動増幅器１
８と、抵抗器Ｒ３（または抵抗器Ｒ４）及びコンデンサ
Ｃ２からなる第２の時定数回路１９から構成される。前
記トランジスタＱ３とトランジスタＱ４の各エミッタは
共通接続され、定電流源１７を介して基準電位に接続さ
れ、各コレクタはそれぞれ抵抗器Ｒ１及び抵抗器Ｒ４を
介して直流電源端子１６に接続される。前記コンデンサ
Ｃ２は、トランジスタＱ３とトランジスタＱ４のコレク
タ間に接続され、前記抵抗器Ｒ３と共にローパスフィル
タを構成する。前記第２の時定数回路１９の時定数は、
抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ４の合成抵抗値ｒ、とコンデンサ
Ｃ２の容量ｃ２の積Ｃ２・ｒ３で定まる。（但し、トラ
ンジスタＱ、の出力抵抗は抵抗値ｒ３より充分大とする
）従って、第２の移相回路１１の移相量θ２も角周波数
をωとすれば、θｚ　＝ｔａｎ−’ωＣｚｌ”ｓ（ロー
パスフィルタ）で表され、ｃ、ｒ３を適宜選定すること
により、例として６０＠に設定する。

前記第３の移相回路１３はトランジスタＱ５、トランジ
スタＱ、及び定電流源２０からなる第３の差動増幅器２
１と、抵抗器Ｒ５（または抵抗器Ｒ６）及びコンデンサ
Ｃ１からなる第３の時定数回路２２から構成される。前
記トランジスタＱ５とトランジスタＱ６の各エミッタは
共通接続され、定電流源２０を介して基準電位に接続さ
れ１．各コレクタはそれぞれ抵抗器Ｒ６及び抵抗器Ｒ６
を介して直流電源端子１６に接続される。前記コンデン
サＣ３は、トランジスタＱｓとトランジスタＱ、のコレ
クタ間に接続され、前記抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ１の合成
抵抗値ｒ、とコンデンサＣ３の容量Ｃ３の積Ｃ３・ｒ、
で定まる。（但し、トランジスタＱ５の出力抵抗は抵抗
値ｒ５より充分大とする）従って、第３の移相回路１３
の移相量θ３も角周波数をωとすれば、θｓ　＝ｊａｎ
　−’（Ｌ）Ｃ３ｒｓ　　（ローパスフィルタ）で表さ
れ、Ｃ＝　ｒｓを適宜選定することにより、−例として
６０°に設定する。

そして、前記トランジスタＱ、のコレクタをトランジス
タＱ、のベースに接続し、トランジスタＱ３のコレクタ
をトランジスタＱ、のベースに接続し、トランジスタＱ
、のコレクタをトランジスタＱ、のベースに接続するこ
とにより、正帰還ループを構成する。また、トランジス
タＱ２のコレクタをトランジスタＱ４のベースに接続し
、トランジスタＱ４のコレクタをトランジスタＱ６のベ
ースに接続し、トランジスタＱ、のコレクタをトランジ
スタＱ２のベースに接続することにより正帰還ループを
構成し、トランジスタＱ、のコレクタに第１の差動増幅
器１４の第１の出力端子１４ｔを接続し、トランジスタ
Ｑ３のコレクタに第２の差動増幅器１８の第２の出力端
子１８７を接続し、トランジスタＱ、のコレクタに第３
の差動増幅器２１の第３の出力端子２１．を接続する。

以上の構成によれば、第１の移相回路１０の移相量θ＋
　＝６０’　、第２の移相回路１１の移相量θ２＝６０
°、第３の移相回路１２の移相量θ３＝６０°であり、
３段縦続接続されているため、全体として１８０°の移
相量が得られる。また、前記第１の差動増幅器１４のト
ランジスタＱ、のベースと第３の差動増幅器２１のトラ
ンジスタＱ、のコレクタの位相は、前記第１の時定数回
路１５乃至第３の時定数回路２２がない時に逆相になる
ので、前述した１８０°の移相量が加わることにより、
第１の移相回路１０、第２の移相回路１１及び第３の移
相回路１２の縦続接続は全体と正帰還となり、いわゆる
移相型発振器を構成する。

従って、前記第３の差動増幅器２１の出力端子２１７の
移相を基準位相Ｏ°と仮定すれば、第１の差動増幅器１
４の出力端子１４Ｔから１２０°、第２の差動増幅器１
８の出力端子１８７から２４０°の位相をする正弦波信
号が得られ、互いに１２０°位相差を有する複数の発振
信号が得られる。

次に、本発明の移相型発振回路の具体回路について、第
２図を参照して説明する。（なお１．第２図において、
全体を２５で示す移相型発振回路は、移相回路を４段設
けた場合を示し、第１図に対応する部分には同一番号を
付し、その詳細な説明は省略する）第２図において、前
記第１の移相回路１０は、差動増幅器１４を構成するト
ランジスタＱ。

とトランジスタＱ２のコレクタ間に、ベース・エミッタ
間が直接接続されたトランジスタＱ７及びトランジスタ
Ｑ８のコレクタ・ベース間が直列接続されてコンデンサ
Ｃ２を構成する。そして、トランジスタＱ７及びトラン
ジスタＱ、の各ベースは共通接続され、電圧制御端子２
６に接続される。

この場合、第１の移相回路１０の移相量θ、は、−例と
して４５°に設定される。また、第２の移相回路１１及
び第３の移相回路１２も同様に構成され、第２の移相回
路１１の移相量θ２及び第３の移相回路の移相量θ２も
それぞれ４５°に設定される。更に第４の移相回路３０
が設けられ、この第４の移相回路３０はトランジスタＱ
ｌ！、トランジスタＱ　ｌ　４及び定電流源３１からな
る第４の差動増幅器３２と、抵抗器Ｒ，（または抵抗器
Ｒ１！　）及びコンデンサＣ４からなる第４の時定数回
路３３から構成される。前記トランジスタＱＩ３とトラ
ンジスタＱ、４の各エミッタは共通接続され、定電流源
３１を介して基準電位に接続され、各コレクタはそれぞ
れ抵抗器Ｒ７及び抵抗器Ｒ８を介して直流電源端子１６
に接続され、トランジスタＱ　＋　２のコレクタに第４
の出力端子３２７が接続される。前記コンデンサＣ４は
、トランジスタＱ　＋　３とトランジスタＱ　＋　４の
コレクタ間に接続され、前記抵抗器Ｒ１と共にローパス
フィルタを構成する。前記第４の時定数回路３３の時定
数は、抵抗ＨＲ７の抵抗値ｒ、とコンデンサＣ４の容量
ｃ、　（但し、トランジスタＱ　＋　３とトランジスタ
Ｑ　＋　４のコレクタ間の容量の１／２とする）の積ｃ
４　・ｒ、で定まる。（但し、トランジスタＱＩ３の出
力抵抗は抵抗値ｒ７より充分大とする）。

従って、第４の移相回路３０の移相ＮＱ４は角周波数を
ωとすれば、Ｑａ　＝ｔａｎ−’ωｃａ　ｒｔ　　（ロ
ーパスフィルタ）で表され、ｃ、ｒｔを適宜選定して４
５°に設定する。（−例としてｒ、は約８００Ω、ｃ４
は０．２ＰＦとすれば、周波数ＩＧＨｚにおいてＱ４は
４５°となる）。

以上の構成によれば、第１の移相回路１０の移相量θ、
−４５°、第２の移相回路１１の移相量θ２−４５°、
第３の移相回路１２の移相量θ、−４５°、第４の移相
回路３０の移相量θ４　＝４５６であり、４段縦続接続
しているため、全体として１８０°の移相量が得られ、
第１図のものと同様に正帰還ループを構成する。

また、第２の差動増幅器１８の第２の出力端子１８アと
第４の差動増幅器３２の第４の出力端子３２ｔには互い
に９０°位相差を有する複数の発振信号（Ｃｏｓω。を
信号及びＳｉｎω。を信号）をそれぞれ出力する。

そして、前記電圧制御端子２６に印加する電圧を可変す
ることにより、出力端子１８ア（Ｃｏｓω。ｔ）及び出
力端子３２ｙ　（Ｓｉｎω。ｔ）の互いに９０’位相差
を有する複数の発振信号の周波数を可変することができ
る。

なお、３４はバイアス回路、３５は出力端子３５ａを有
する第１のバッファ段、３６は出力端子３６ａを有する
第２のバッファ段を示す。

次に、本発明の移相型発振回路を用いた周波数変換器の
一例について、第３図及び第４図を参照して説明する。

第３図は本発明の移相型発振回路を用いた周波数変換器
のブロック図を示し、第４図は中間周波数信号及びイメ
ージ妨害信号の周波数スペクトル図を示す。第３図にお
いて、入力端子４０に５０〜９００ＭＨｚの帯域内の高
周波信号（第４図ω１参照）及び中間周波数の２倍の周
波数分高い周波数のイメージ妨害信号（第４図ω２参照
）が印加されるので、合成信号Ｓは次式で表される。

５＝Ａｓｉｎ　ａ＋、ｔ＋Ｂｓ１ｎ　ωｚｔ＝Ａｓｉｎ
（ωｏ−ｐ）ｔ　＋　Ｂｓ１ｎ（ａ＋ｏ＋ｑ）ｔ　−−
−−−−−−−−−−（１）で示す出力信号Ｅ１が得ら
れる。

前記（１）式の合成信号Ｓは、第１の混合段４１及び第
２の混合段４２の一方の入力にそれぞれ供給される。

また、第１の混合段４１の他方の入力には、移相型発振
回路２５の第１のバッファ段３５（第２図参照）の出力
端子３５ａから発振信号（Ｃｃｏｓω。ｔ）が供給され
る。また、第２の混合段４２の他方の入力には、移相型
発振回路２５の第２のバッファ段３６（第２図参照）の
出力端子３６ａから発振信号（Ｃｓｉｎω。ｔ）が供給
される。

従って、前記第１の混合段４１の出力には、次式前記第
１の混合段４１の出力信号Ｅ、は、第１のローパスフィ
ルタ４３に供給され、（２）式第２項の中間周波信号（
−ｓｉｎｐｔ）と（２）式第４項のイメージ信号（ｓｉ
ｎｑｔ）のみが抽出され、０°移相器４４を介して減算
器４５の一方の入力に供給される。一方、前記第２の混
合段４２の出力には、次式で示す出力信号Ｅ２が得られ
る。

Ｅｚ　＝　（Ａｓｉｎ（ωｏ−ｐ）ｔ＋Ｂｓ１ｎ（ωｏ
＋ｑ）ｔ　）　Ｃｓｉｎω。

ローパスフィルタ４６に供給され、（３）弐第２項の第
１の中間周波信号（Ｃｃｏｓｐ　ｔ）とイメージ信号（
ｃｏｓｑｔ）のみが抽出され、９０°移相器４７及びレ
ベル調整回路介して減算器４５の他方の入力に供給され
る。前記０°移相器４４の出力信号Ｅ３及び前記９０°
移相器４７の出力信号Ｅ４はそれぞれ次式で示式第２項
のイメージ信号成分（−３ｉｎｑｔ）は打消され、第１
の中間周波信号成分（ＡＣｓｉｎｐｔ）のみが減算器４
５から出力され、第２の混合段４９に供給される。そし
て、前記移相型発振回路２５の発振信号（Ｃｃｏｓω。

を及びＣｓｉｎω。ｔ）の周波数を例えば１．０〜１．
８５Ｇ　Ｈｚの間で可変す、れば、第１の中間周波信号
成分（ＡＣｓｉｎｐｔ）の周波数を、前記受信帯域（５
０〜９００　Ｍ　Ｈｚ　）において９５０Ｍ　Ｈｚの一
定周波数にすることができる。前記第２の混合段４９に
供給された９５０ＭＨｚの第１の中間周波成分は、局部
発振器５０の例えばＩＧＨｚの発振信号と混合され、出
力端子４９ａに５０ＭＨｚの第２の中間周波信号を発生
する。

以上の説明から明らかな通り、本発明の移相型発振回路
は、少なくともＮ段（Ｎ≧３）の移相回路１０．１１及
び１２を有し、前記Ｎ段の移相回路１０．１１及び１２
を縦続接続して正帰還ループを構成した移相型発振回路
において、前記Ｎ段の移相回路１０．１１及び１２のそ
れぞれを差動増幅器１４．１８及び２１と該差動増幅器
１４．１８及び２１の出力に接続したＣＲ時定数回路１
５．１９及び２２とから構成し、前記Ｎ段の差動増幅器
の複数段１４．１８に互いに位相の異なる複数の発振信
号を出力する出力端子１４ア、１８７を設け、互いに位
相の異なる複数の発振信号を出力することができる。

また、本発明の移相型発振回路は、前記Ｎ段のＣＲ時定
数回路１５．１９及び２２のそれぞれのコンデンサＣ，
、Ｃ，及びＣ１を可変型コンデンサにより構成し、前記
可変型コンデンサの容量を可変して複数の発振信号の周
波数を可変することができる。

なお、上述の一実施例においては、本発明の移相型発振
回路を周波数変換器に適用した場合について説明したが
、変調回路等のその他の用途に使用することが可能であ
る。

［発明の効果］ 本発明の移相型発振回路は、Ｎ段の差動増幅器の複数段
に出力端子を設け、互いに位相の異なる複数の発振信号
を出力することができ、ＣＲ時定数回路のコンデンサの
容量を可変すれば、複数の発振信号の周波数を可変する
ことができる。

また、複数の発振信号の位相差を９０°に設定すれば、
イメージ妨害信号を打消すようにした周波数変換器の局
部発振器として利用することができる。

更に、本発明の移相型発振回路は、ＬＣ共振回路を使用
しないので、集積回路化が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の移相型発振回路の基本構成を示す回路
接続図、第２図は本発明の移相型発振回路の具体回路を
示す回路接続図、第３図は本発明の移相型発振回路を用
いた周波数変換器のブロック図、第４図は本発明の説明
に用いる周波数スペクトル図、第５図は従来のＬＣ型発
振回路の一例を示す回路接続図である。 １　　　−−−−−・差動増幅器 ２−・・・・・−・・−−一一−−第１の正帰還用トラ
ンジスタ３・・−・・・・−・−−−一−−・〜第２の
正帰還用トランジスタ５−・−〜−−・−並列共振回路 １０−・−・−・・−・・−第１の移相回路１ｔ−−−
−−−−−・−−−−−・・・・・第２の移相回路１２
−・・−・・・・・−・・・−第３の移相回路１４−・
−−一一一−・−−−−−一一一−−第１の差動増幅器
１４ｒ・−・・〜・・−・・・−・−・第１の出力端子
１５−−−−−−−・−・・・・・・−・−第１の時定
数回路１Ｂ−−−−−−−・・−一−−−−−−−第２
の差動増幅器１日Ｔ−・−・−−−−−−−−−一第２
の出力端子１９・・−−−−−・−−−−一−−−・−
第２の時定数回路２１　　　　−第３の差動増幅器 ２ｂ・−・−・・・・−第３の出力端子２２・・・・−
ｍ−−−・・・−・−・・−第３の時定数回路２Ｆｙ−
−−−−一・−・・・−−−−一−−移相型発振回路３
０−・・・−・・−・−一−−−・−第４の移相回路３
２−・−・−・−−−−−・−・−第４の差動増幅器３
２Ｔ−・−・−・−・−第４の出力端子３３・−−一−
−・−・・・・・−・−・第４の時定数回路３５・−・
−・−−一−−−・・−一一一一第１のバッファ段３６
・−・−−ｍ−−・・−一−−−・第２のバッファ段４
１−・・−・−−一−−−−・−・−・第１の混合段４
２・・・−・・−一−−−−−−−・・・第２の混合段
４４・−・・・・・−・−−−−−−−・０°移相器４
７−−−−−−−−−−−−・−ｍ−−−・９０°移相
器４９−−−−−・−・・・−−−一−−−−第３の混
合段５０−−−−−−・・・−・−−−−−・−局部発
振器Ｒ−Ｒｅ・−抵抗器 Ｑｌ−Ｑｌ４−　トランジスタ ０１〜Ｃ４・−・コンデンサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくともＮ段（Ｎ≧３）の移相回路を有し、前記
   Ｎ段の移相回路を縦続接続して正帰還ループを構成した
   移相型発振回路において、前記Ｎ段の移相回路のそれぞ
   れを差動増幅器と該差動増幅器の出力に接続したＣＲ時
   定数回路とから構成し、前記Ｎ段の差動増幅器の複数段
   に互いに位相の異なる複数の発振信号を出力する出力端
   子を設けたことを特徴とする移相型発振回路。 ２、前記Ｎ段のＣＲ時定数回路のそれぞれのコンデンサ
   を可変型コンデンサにより構成し、前記可変型コンデン
   サの容量を可変して複数の発振信号の周波数を可変する
   ようにしたことを特徴とする請求項１記載の移相型発振
   回