JPH0335610A - 直角移相信号の出力回路 - 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］ 本発明は入力信号を９０’移相させる直角移相信号の出
力回路に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の直角移相信号の出力回路としては、第２
図に示すように、インダクタンスＬ１移相川コンデンサ
Ｃ及び移相用抵抗ＲからなるＬＲＣＲ路が知られている
。

入力信号源２０４から結合用コンデンサ２０３を介して
入力端子２０５に入力される入力信号をＶＩ、周波数を
ｆとすると、出力端子２０６には、以下の式で示される
出力信号ｖｏが出力される。

（但し、ω＝２πｆ）　　　　　・・・（１）この（１
）式は更に変形すると、次の（２）式のようになる。

ｖｏ　＝Ａｇ−”　　Ｖｌ　　　　　　　　　　　ｍ　
（２）但し、Ａｔ　　θは次の通りである。

・・・　（３） 従って、入力信号ｖｌと出力信号Ｖｏとの位相差θは、
（４）式で示され、入力信号Ｖｌの周波数ｆが１／（２
πＦ「−）に等しくなったとき、θ＝９０°となり、入
力信号Ｖｌと出力信号Ｖｏとが直角位相になる。

しかしながら、実際には回路の集積化と安定化とを図る
ため、第３図に示すような回路が使用されている。

入力信号源３０１からの入力信号Ｖｌｌは、結合用コン
デンサ３０３を介して入力端子３１５に入力される。こ
の入力信号Ｖ、は、移相用抵抗Ｒ１及び移相用コンデン
サＣＩからなる移相回路３１６に入力されている。この
移相回路３１６では、Ｃ＝、Ｒｔによって、入力信号Ｖ
、を、例えば４５＠移相した出力信号ｖｌを出力する。

一方、トランジスタ３０６，３０７、それらの共通接続
されたエミッタと接地との間に接続された定電流［３０
４及びトランジスタ３０Ｂのコレクタと電源３１０との
間に接続された負荷抵抗ＲＬＩにて第１の差動増幅器３
１３が構成され、トランジスタ３０８，３０９、それら
の共通接続されたエミッタと接地との間に接続された定
電流源３０５及びトランジスタ３０９のコレクタと電源
３１０との間に接続された負荷容量ＲＬ２にて第２の差
動増幅器３１４が構成されている。

移相回路３１６への入力信号Ｖ、は、前記第１の差動増
幅器３１３のトランジスタ３０８のベースに入力されて
いる。また、移相回路３１６から。

の出力信号Ｖ、は、前記第１の差動増幅器３１３のトラ
ンジスタ３０７のベース及び前記第２の差動増幅器３１
４のトランジスタ３０８のベースに入力されている。更
に、第２の差動増幅器３１４のトランジスタ３０８，３
０９の各ベースは、バイアス電圧源３０３により抵抗Ｒ
ｏｏｔ　ＲＢ２を夫々を介してバイアスされている。

そして、第１及び第２の差動増幅器３１３．３１４の出
力Ｖ（Ｉｌｌ　ＶＯ２は、夫々出力端子３１２゜３１１
から取り出されている。

いま、第１及び第２の差動増幅器３１３．３１４の利得
を夫々Ａ□ｌＡ２とすると、これら第１及び第２の差動
増幅器３１３，３１４の出力Ｖｏ１＋　Ｖｓ２は、夫々
次のようになる。

ｖ　、、ニー　Ａ□　（ｖａｔ−Ｖｓ　）　　　　　・
・・（５）ＶＯ２＝　　Ａ２　Ｖ＃　　　　　　　　　
　ｍ　（６）また、移相回路３１６の入力信号Ｖ、と出
力信号ｖｌとの関係を式で表すと、次のようになる。

Ｒ，□ Ｂｉｅｖｓ Ｒ，十Ｒ□十ｊωＣ−Ｒｒ　Ｒ４ ・・・　（７） 以上の（７）式を（５）式に代入し、式を整理すると、
次の（８）式が成立する。

Ａ＋　　（Ｒ１＋ｊωＣＩＲＩＲＢＩ）・・・　（８） 次に、ＶｏｌとＶｓ２との比をとると、次の（９）式の
ようになる。

Ｖａｔ　　　　Ｒ，＋Ｊ　ωｃ＋　Ｒｒ　Ｒａｔ　　　
Ａ。

ＶＯ２Ｒａｔ　　　　　　　Ａ２ ・・・（９） 従って、（９）式は、ＲＢＩ＞Ｒ１の条件を満たす場合
に限りＶｏ１／　ＶＯ２”Ｆ−Ｊ　Ｑ）　ＣＩＲｒ　　
（Ａｔ／Ａ２）となり、ＶＯＩＩ　　ＶＯ２の位相差は
９０’に近い値となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の直角移相信号の出力回路
では、前述した（９）式から明らかなように、ＲＢ　ｌ
　＞　Ｒｓの条件のもとに、ｖ　、１．　　ｖ　、２の
位相差が９０″になるがＮＲＢＩはバイアス抵抗である
ため、この値を極端に大きくすると、差動増幅器の入力
においてＤＣオフセットが生じてしまい、出力信号Ｖｏ
ｌ＋　　ＶｏＱが歪んでしまうという問照点がある。

また、（９）式から位相角θを求めると、θ＝　ｊａｎ
−’ωＣ１ＲＢｌとなり、移相用コンデンサＣ２及びバ
イアス抵抗Ｒｎ＋の値のバラツキ及び温度変化などによ
って、位相角θが変動し、正確に９０’移相された信号
が得られないという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
移相出力波形の歪みがなく、抵抗及びコンデンサ等の素
子のバラツキ並びに温度変化等に左右されない精度の高
い直角移相出力を得ることができる直角移相信号の出力
回路を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る直角移相信号の出力回路は、入力信号を移
相させる第１の移相回路と、上記入力信号と前記第１の
移相回路の出力信号とを差動入力とする第１の差動増幅
器と、前記第１の移相回路の出力を一方の入力とし他方
の入力がバイアスされた第２の差動増幅器と、これら第
１又は第２の差動増幅器の出力を移相制御入力電圧に応
じた移相量で移相して前記第１及び第２の差動増幅器の
出力の位相差を９０’を含む範囲で変化させる第２の移
相回路と、この第２の移相回路で制御された位相差が９
０’からずれた量を位相誤差として検出する位相検波回
路と、この位相検波回路から出力される位相誤差を平滑
化するローパスフィルタと、このローパスフィルタの出
力を増幅し前記第２の移相回路に前記移相制御入力電圧
として出力する位相誤差増幅器とを有することを特徴と
する。

［作用コ 本発明においては、第１又は第２の差動増幅器の出力を
第２の移相回路によって移相させることにより、両出力
の位相差を９０″前後で変化させるようにしている。そ
して、上記第２の移相回路を介した上記２つの出力の位
相差を位相検波回路で検出し、９０″からずれた分を位
相誤差として出力する。この出力は、ローパスフィルタ
で平滑化され、位相誤差増幅器で増幅されたのち、前記
第２の移相回路の移相制御入力電圧として与えられる。

これにより、第２の移相回路は上記位相誤差を０１即ち
位相差を９０’にするように第１又は第２の差動増幅器
の出力の移相量を変更する。

これにより、位相検波回路に入力される２つの信号の位
相差を正確に９０’にすることができる。

［実施例］ 以下、添付の図面に基づいて本発明の実施例について説
明する。

第１図は本発明の実施例に係る直角移相信号の出力回路
の回路図である。

入力信号源１１６からの入力信号ｖ１□は、結合用コン
デンサ１０９を介して入力端子１２４に入力される。こ
の入力信号ＶＩ２は、移相用抵抗Ｒ２及び移相用コンデ
ンサＣ２からなる第１の移相回路１６１に入力されてい
る。この移相回路１６１では、Ｃ２＋Ｒ２により、入力
信号ｖｌ。を、例えば４５″移相して、出力信号Ｖ、。

として出力する。

一方、トランジスタ１０１，１０２、それらの共通接続
されたエミッタと接地との間に接続された定電流源１１
０及びトランジスタ１０１のコレクタと電源１１４との
間に接続された負荷抵抗１０７にて第１の差動増幅器１
８０が構成され、トランジスタ１０３，１０４、それら
の共通接続されたエミッタと接地との間に接続された定
電流源１１１及びトランジスタ１０４のコレクタと電源
１１４との間に接続された負荷抵抗１０８にて第２の差
動増幅器１８１が構成されている。

移相回路ｔｅｔへの入力信号Ｖ１２は、第１の差動増幅
器１８０のトランジスタ１０１のベースニ入力されてい
る。また、移相回路１６１からの出力信号ｖ１□は、第
１の差動増幅器１８０のトランジスタ１０２のベース及
び第２の差動増幅器１８１のトランジスタ１０３のベー
スに入力されている。更に、第２の差動増幅器１８１の
トランジスタ１０３，１０４の各ベースは、バイアス電
圧源１１５により、バイアス抵抗ＲＲ３１Ｒｎ４を夫々
介してバイアスされている。

そして、第２の差動増幅器１８１の出力Ｖｏ４は、出力
端子１２２を介して外部に取り出されている。

また、第１の差動増幅器１８０の出力Ｖｏ３は、トラン
ジスタ１０５及び定電冷源１１２からなるエミッタフォ
ロワ回路を介して第２の移相回路１６０に入力されてい
る。この移相回路１６０は、移相用抵抗Ｒ３、移相用コ
ンデンサＣ３及び電圧可変容量ダイオードＣ４から構成
されている。そして、この移相回路１６０の出力Ｖ。５
は、トランジスタ１０Ｂ及び定電流源１１３からなるエ
ミッタフォロワ回路を介して出力端子１２３から外部に
取り出されている。

更に、上記出力端子１２２，１２３から取り出される出
力ＶＯ４１Ｖｏ５は、位相検波回路１１７に入力され、
位相検波される。この位相検波回路１１７からの位相誤
差出力は、ローパスフィルタ１１８によって平滑化され
たのち、位相誤差増幅器１１９で増幅され、移相制御電
圧として電圧可変容量ダイオードＣ４のアノード側に帰
還されている。

次に、このように構成された直角移相信号の出力回路の
動作について説明する。

第１の移相回路１６１に入力される入力信号ｖｌ。は、
移相回路１８１において４５″移相され、出力信号Ｖ、
□として出力される。ここで、この第１の移相回路１６
１の入力信号Ｖｌ。と出力信号Ｖｓ２との関係を式で表
すと、次のようになる。

Ｒ［［ １＋ｊωＣ２Ｒ［１３ Ｒｎ３°　Ｏ１２ Ｒ２＋Ｒ［１３＋ＪωＣ２Ｒ２Ｒ，３ ・・・　（１０） また、第１の差動増幅器１８０の利得をＡ３、第２の差
動増幅器１８１の利得をＡ４とすると、差動増幅器１８
０．１８１の出力ｖ　ｏ、、　　ｖ　Ｏ４は、夫々次の
ように表すことができる。

Ｖ　０３＝　Ａ　３　　（Ｖ　１１２　　Ｖ　１２）・
・・　（１１） ＶＯ４＝Ａ４　　Ｏ１１２ ４ＲＩ１３ ・・・　（１２） Ｖｏ３は、更に移相回路１６０で移相され、その出力ｖ
、、ｒ５は、次の（１３）式のようになる。

１ □十 ｊωＣ＋］ＪωＣ４ ｊ　（１）　（ＣＧ　十Ｃ４）　ＶＯ３ｊω（Ｃ３＋Ｖ
Ｃ４）−ω２　Ｃ３Ｃ，Ｒ。

ω（Ｃ３＋Ｃ４）　ＶＯ３ ωＣＣ３＋Ｃ４）　　ｊ（ＩＪ”　Ｃ３Ｃ４Ｒ３＝Ａ＋
５ｆｆ−’ρ’　ＶＯ！ＩＩ　　　　　　　”・（１３
）但し、Ａｌ５ｌ　Ｏ３は、夫々次のように定義される
。

・・・（１４） 位相検波回路１ １７には、 Ｖｏ４とＶ。＋５とが入力 され、 Ｖｏ４とｖ、、５との位相差Ｏ４ は、 次のように 求めることができる。

ｏ４ Ｏ４ ｏ５ ４ ５−ｊθ３ ｏ３ 　Ａ　４ ＲＢ３ε−Ｊθ３ ３ （Ｒ２＋ｊωＣ２ ２ Ｒ８３） １２ ３ 但し、 Ｋ＝ ＋ω ・・・　（１７） α　＝ ｊａｎ−’ωＣ２ Ｂ３ ・・・　（１８） パ・ｏ４”−Ｃθ３＋α） ＋　　ｔａｎ−’ωＣ２Ｒｎ３）＝　（１９）ここで、
Ｏ″くα＜９０’である。そこで、本回路においては、
θ３を移相回路１８０で００からβまで変化させるよう
にしている。これにより、０４は、αく１θ４１〈α十
βとなるから、θ４１は９０″の前後の値をとることが
できる。

従って、位相角１θ４１が９０’　よりも大きいときに
は、位相検波回路１１７において正の位相誤差出力が出
力され、これがローパスフィルタ１１８で平滑化され、
位相誤差増幅器１１９で増幅されて、電圧可変容量ダイ
オードＣ４のアノード側の電位を引き上げる。これによ
り、ダイオードＣ４の容量が低下し、移相回路１６０の
出力の位相が進んで位相角１θ４１が９０″に近づく。

また、位相角１θ４１が９０”　よりも小さいときには
、位相検波回路１１７において負の位相誤差出力が出力
され、これがローパスフィルタ１１８で平滑化され、位
相誤差増幅器１１９で増幅されて、電圧可変容量ダイオ
ードＣ４のアノード側の電位を引き下げる。これにより
、ダイオードＣ４の容量が増し、移相回路１６０の出力
の位相が遅れて位相角１θ４１が９０’に近づく。つま
り、移相制御電圧と移相量とは反比例の関係となってい
る。

この結果、出力端子１２２．１２３からは正確に９０’
の位相差をもった２つの出力Ｖｏ４＋　Ｖｏ５を得るこ
とができる。

なお、上記実施例では第１の差動増幅器１８０の出力Ｖ
ｏ３を第２の移相回路１６０で移相させるようにしたが
、第２の差動増幅器１８１の出力Ｖ０４を第２の移相回
路１８０で移相させるようにしてもよい。

［発明の効果コ 以上、説明したように、本発明によれば、第２の移相回
路によって、２つの入力信号と出力信号との位相差を９
０″前後で変化させるようにし、再出力の位相誤差信号
を上記第２の移相回路に帰還させるようにしたので、抵
抗及びコンデンサ等の素子のバラツキ並びに温度変化等
に左右されない精度の高い直角移相出力を得ることがで
きる。

また、本発明では、第２の移相回路による位相差の調整
を前提としているので、２つの差動増幅器の出力の位相
差を正確に９０’に近付ける必要はない。従って、バイ
アス抵抗の抵抗値を極端に大きくする必要がなくなるた
め、差動増幅器の入力においてＤＣオフセットが生じる
のを防止することかでき、歪みの無い出力波形を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る直角移相信号の出力回路
の回路図、第２図は従来の直角移相信号の出力回路の回
路図、第３図は第２図の回路を改良した従来の直角移相
信号の出力回路の回路図である。 Ｌｉｅ、２０４，３０１；入力信号源、１１７；位相検
波回路、１１８；ローパスフィルタ、１１９；位相誤差
増幅器、１２２，１２３，２０８゜３１１．３１２；出
力端子、１２４，２０５，３１５；入力端子、１６０，
１６１．３１６；移相回路、１８０，１８１．３１３．
３１４；差動増幅器 出廓人　日本電気株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号を移相させる第１の移相回路と、上記入
   力信号と前記第１の移相回路の出力信号とを差動入力と
   する第１の差動増幅器と、前記第１の移相回路の出力を
   一方の入力とし他方の入力がバイアスされた第２の差動
   増幅器と、これら第１又は第２の差動増幅器の出力を移
   相制御入力電圧に応じた移相量で移相して前記第１及び
   第２の差動増幅器の出力の位相差を９０°を含む範囲で
   変化させる第２の移相回路と、この第２の移相回路で制
   御された位相差が９０°からずれた量を位相誤差として
   検出する位相検波回路と、この位相検波回路から出力さ
   れる位相誤差を平滑化するローパスフィルタと、このロ
   ーパスフィルタの出力を増幅し前記第２の移相回路に前
   記移相制御入力電圧として出力する位相誤差増幅器とを
   有することを特徴とする直角移相信号の出力回路。