JPH0462485B2 - - Google Patents

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JPH0462485B2
JPH0462485B2 JP60109561A JP10956185A JPH0462485B2 JP H0462485 B2 JPH0462485 B2 JP H0462485B2 JP 60109561 A JP60109561 A JP 60109561A JP 10956185 A JP10956185 A JP 10956185A JP H0462485 B2 JPH0462485 B2 JP H0462485B2
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JP
Japan
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transistor
circuit
feedback
base
terminal
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JP60109561A
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Inventor
Masaru Hashimoto
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator

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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、たとえばFMステレオ復調用集積回
路における位相同期ループの電圧制御発振器に用
いられる発振回路に係り、特にセラミツク共振子
等の固体共振子を用いた1端子型発振回路におい
て共振子の寄生共振点での発振を防止するための
寄生発振防止回路に関する。
〔発明の技術的背景〕
この種の従来の1端子型発振回路は、たとえば
日経エレクトロニクス1984年1月30日号P.141〜
P.163に説明されていると共にP.156の図9に示さ
れており、これを簡略的に示したものが第3図で
ある。ここで、31および32は差動増幅用の第
1、第2のトランジスタ、33は定電流源用トラ
ンジスタ、34,35はカレントミラー負荷用ト
ランジスタ、36は上記トランジスタ31,32
のベースにバイアスを与えるためのバイアス回
路、37は第2のトランジスタ32のコレクタと
接地端との間に接続されたセラミツク共振子、3
8は第2のトランジスタ32のコレクタと第1の
トランジスタ31のベースとの間に接続された正
帰還用の容量である。このように構成された発振
回路30は、通常は共振子37の基本共振周波数
(並列共振周波数であつてたとえば456kHz)で発
振するものである。この発振周波数を微調整する
ために共振子37に並列に可変リアクタンス回路
40が設けられている。この可変リアクタンス回
路40は、トランジスタ41〜51、抵抗52〜
57、容量58,59からなる正負対称型リアク
タンス回路であつて、トランジスタ45,46か
らなる差動増幅器の動作時に負のリアクタンス
(誘導性)として動作し、トランジスタ47,4
8からなる差動増幅器の動作時に正のリアクタン
ス(容量性)として動作する。この場合、制御入
力電源I1またはI2により正または負のリアクタン
スの動作が決まり、その電流の大きさによりリア
クタンスの値が制御され、この値に応じて共振子
37の共振周波数が基本共振周波数を中心に可変
制御される。
〔背景技術の問題点〕
ところで、前記共振子の共振特性は、通常は第
4図に示すように基本共振点の並列共振点
(456kHz)と多数の寄生共振点とのレベル差が約
20〜30dB以上ある。しかし、前記可変リアクタ
ンス回路40の負のリアクタンス制御領域で共振
子37のQが低下すると共に4.5MHz付近の寄生
共振点のレベルが高くなり、この寄生共振点と基
本共振点とのレベル差が小さくなる。
一方、前記発振回路の発振条件は、差動対トラ
ンジスタ31,32からなる増幅器の利得と帰還
回路の利得(ここでは帰還容量38の値)によつ
て決まる。この場合、上記帰還容量38による帰
還量は、前記寄生共振点の周波数(4.5MHz付近)
に対して基本共振点の周波数(456kHz)は約
20dB少ない。したがつて、前記したように負の
リアクタンス制御領域で4.5MHzの寄生共振点と
456kHzの基本共振点とのレベル差が20dB以内に
なると、上記寄生共振点で寄生共振点で寄生共振
が生じるおそれがあるという問題があつた。
なお、このような寄生共振を防止するために、
可変リアクタンス回路40内の負のリアクタンス
回路を構成するトランジスタ41,42からなる
差動増幅器に位相補償用の容量59を接続してい
るが、この容量59は負のリアクタンス方向の変
化を抑えることになるので好ましくない。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、
共振子の共振特性における基本共振点と寄生共振
点とのレベル差が小さくなつても寄生共振が生じ
難くなる1端子型発振回路を提供するものであ
る。
〔発明の概要〕
即ち、本発明は、エミツタが共通接続された差
動増幅器をなす第1、第2のトランジスタと、こ
の第2のトランジスタのコレクタと第1のトラン
ジスタのベースとの間に設けられた正帰還用容量
と、上記第2のトランジスタのコレクタの接地端
との間に接続された固体共振子とを有する1端子
型発振回路において、前記正帰還用容量に直列に
抵抗を挿入することによつて前記共振子の基本共
振周波数に対する帰還量と寄生共振周波数に対す
る帰還量との比が比較的大きくなるようにしたこ
とを特徴とするものである。
これによつて、共振子の共振特性における基本
共振点と寄生共振点とのレベル差が小さくなつて
も寄生共振が生じ難くなる。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細
に説明する。第1図において、Q1およびQ2は差
動増幅器を形成する第1、第2のトランジスタで
あり、エミツタ相互が定電流源Iに接続されてお
り、各ベースはバイアス回路(図示せず)に接続
されている。10は上記差動増幅器の負荷回路で
あり、前記第2のトランジスタQ2のコレクタと
第1のトランジスタQ1のベースとの間には帰還
回路11として抵抗Rおよび正帰還用容量Cが直
列に接続されている。そして、上記第2のトラン
ジスタQ2のコレクタと接地端との間にセラミツ
ク共振子Xが接続され、この共振子Xに並列に正
負対称リアクタンス型の可変リアクタンス回路4
0が接続されている。
上記発振回路の共振子X以外の回路を集積回路
内に構成する場合、帰還容量Cは約5pF程度の値
として実現され、その一方の電極と集積回路基板
(サブストレート)との間には寄生容量C1が存在
する。上記帰還容量Cのインピーダンス(1/jωc) は前記基本共振周波数(456kHz)においては約
70kΩ、前述した4.5MHz付近の寄生共振周波数に
おいては約7.1kΩとなり、両者のインピーダンス
比はほぼ10:1(約20dB)である。そこで、前記
付加された抵抗Rの値をたとえば15kΩ程度に設
計しておくと、帰還回路の抵抗Rと容量Cとの直
列インピーダンス(R+1/jωc)は、前記基本周 波数において約71.6kΩ、前記寄生共振周波数に
おいて約16.6kΩになる。即ち、帰還回路のイン
ピーダンスは、基本共振周波数においては抵抗の
追加により70kΩ→71.6kΩの如く極く僅か大きく
なるだけであるが、約4.5MHzの寄生共振周波数
においては抵抗Rの追加により7.1kΩ→16.6kΩ
の如く2倍強程度大きくなる。したがつて、抵抗
Rの追加により、基本共振周波数の帰還量は殆ん
ど変化しないが、前記寄生共振周波数の帰還量は
約6dB以上少なくなる(減衰する)ので、共振子
Xの共振特性における基本共振点と寄生共振点と
のレベル差が小さくなつた場合における寄生共振
のおそれに対するマージンが大きくなり、寄生共
振の防止が可能になる。また、前記帰還容量Cの
一方の電極側の寄生容量C1が発振動作用のトラ
ンジスタQ1のベースと接地端(基板電位)との
間に存在するので、前記寄生共振周波数の帰還信
号が上記寄生容量C1によりバイパスされてさら
に減衰するようになり、寄生共振防止の点で一層
効果的である。なお、上記寄生容量C1とは別に
寄生共振周波数バイパス用の容量を設けてもよ
い。
上記したような寄生共振の防止対策を施すこと
によつて、従来例で説明したような可変リアクタ
ンス回路40における寄生共振防止用の位相補償
容量(第3図59)を省略しても支障なく、これ
により上記容量59が可変リアクタンス回路40
における負のリアクタンス方向の変化を抑えると
いう問題もなくなる。
次に、本発明の一具体例として、本願出願人の
先頭に係る特願昭59−172737号により提案された
1端子型発振回路に本発明を適用した場合につい
て第2図を参照して説明する。
第2図において、1は集積回路であつてその端
子群のうちの1個の端子2と接地端との間に共振
子、たとえばセラミツク共振子Xが接続されてい
る。上記集積回路1内には、発振回路3、バイア
ス回路4、正負対称リアクタンス型の可変リアク
タンス回路40が設けられている。上記発振回路
3において、Q1およびQ2はエミツタ相互が接続
された差動増幅用のNPN形の第1、第2のトラ
ンジスタ、Iは上記差動対トランジスタQ1,Q2
のエミツタ接続点と接地端との間に接続された定
電流源である。PNP形の第3、第4のトランジ
スタQ3,Q4は、ベース相互が接続され、各エミ
ツタが抵抗R1,R2を介してVcc電源に接続され、
コレクタが前記差動対トランジスタQ1,Q2の各
コレクタに接続されており、第3のトランジスタ
Q3のベース・コレクタ相互が接続されている。
即ち、上記第3、第4のトランジスタQ3,Q4
抵抗R1,R2は前記差動対トランジスタQ1,Q2
カレントミラー型負荷回路を形成している。11
は、抵抗Rおよび正帰還用容量Cが直列接続され
てなり、上記差動対トランジスタQ1,Q2のうち
の一方のトランジスタQ1のコレクタと他方のト
ランジスタQ2のベースとの間に接続された帰還
回路、C1は上記容量Cの寄生容量である。5は
上記トランジスタQ1のコレクタからベースに対
して直流的な負帰還をかけるための直流負帰還回
路であり、コレクタがVce電源に接続されたNPN
形の第5のトランジスタQ5のベースが前記トラ
ンジスタQ2のコレクタに接続され、この第5の
トランジスタQ5のエミツタに抵抗R3を介して
PNP形の第6のトランジスタQ6のエミツタが接
続され、この第6のトランジスタQ6のコレクタ
が抵抗R4を介して接地され、この第6のトラン
ジスタQ6のベースが前記トランジスタQ2のベー
スに接地されると共にバイパス用の容量C2を介
して接地されており、上記第6のトランジスタ
Q6のコレクタから発振出力が取り出される。
また、前記トランジスタQ2のコレクタは、前
記共振子接続用の端子2に接続されると共に可変
リアクタンス回路40に接続されている。
一方、バイアス回路4は、Vcc電源と接地端と
の間に2個のダイオードD1,D2、抵抗R5および
PNP形の第7のトランジスタQ7のエミツタ・コ
レクタ間が接続されてなり、この第7のトランジ
スタQ7のベースが前記発振回路3のトランジス
タQ1のベースに接続されている。
次に、上記構成における動作を説明する。発振
回路3において、トランジスタQ1,Q2,Q3
Q4、抵抗R1,R2、定電流源Iは差動増幅器を形
成しており、トランジスタQ1のベースが入力端
子、トランジスタQ2のコレクタが出力端子、ト
ランジスタQ2のベースが負帰還端子になつてい
る。上記トランジスタQ1のベースには、高イン
ピーダンスであるバイアス回路4のトランジスタ
Q7のベース端子から直流バイアスが与えられて
いるので、帰還回路11による共振子Xの基本共
振周波数に対する正帰還量が多くなり、発振し易
くなつている。この場合、前述したような帰還回
路11の作用により寄生発振は防止される。前記
トランジスタQ2のコレクタ端子からベース端子
への負帰還は、負帰還回路5のエミツタフオロワ
(トランジスタQ5および抵抗R3)を通して行なわ
れている。これによつて、トランジスタQ2のコ
レクタ端子の出力インピーダンスが高く保たれて
おり、ここに接続されているセラミツク共振子X
のQが上記負帰還回路5によつて低下しないよう
になつている。また、発振出力はトランジスタ
Q5、抵抗R3、トランジスタQ6、抵抗R4の経路に
加わり、トランジスタQ6のコレクタから取り出
される。そして、上記トランジスタQ6のベース
と前記トランジスタQ2のベースとの間にはバイ
パス用容量C2が設けられているので、交流分
(発振周波数成分)が殆んどバイパスされて直流
成分のみが負帰還されることになる。この場合、
負帰還回路5において交流利得を得るには負帰還
点のインピーダンス(トランジスタQ6のベース
側を見たインピーダンス)とこの点におけるバイ
パス容量の値を一定以上にしなければならない
が、上記インピーダンスが高いのでバイパス用容
量C2の値として集積回路内部で容易に形成でき
る程度に小さく設定することが可能である。
そして、可変リアクタンス回路40に流れる電
流が零の場合、差動対トランジスタQ1,Q2はバ
ランス状態で安定に動作し、それぞれのベースに
直流バイアスを供給しているトランジスタQ7
Q6に流れる電流は等しくなる。この場合、上記
トランジスタQ7,Q6のベース・エミツタ間電圧
VBEQ7,VBEQ6は等しく、それぞれのエミツタに接
続されている抵抗R5,R3の電圧降下VR5,VR3
等しく、さらにダイオードD2の順方向電圧降下
VFD2とトランジスタQ5のベース・エミツタ間電
圧VBEQ5とは等しいので、トランジスタQ2のコレ
クタ端子の出力直流電圧はVcc電位からダイオー
ドD1の順方向電圧降下VFD1分だけ低下した安定
な電位に固定されることになる。
なお、可変リアクタンス回路40にオフセツト
電流がある場合、たとえばオフセツト電流が可変
リアクタンス回路40に流れ込む場合を考える
と、オフセツト電流によりトランジスタQ2のコ
レクタ端子の出力直流電圧が下がり、これによつ
て負帰還回路5のトランジスタQ5、抵抗R3、ト
ランジスタQ6の電流が低下する。したがつて、
上記トランジスタQ6のベース電流が少なくなり、
トランジスタQ2の電流も減少する。それに伴な
い、トランジスタQ1の電流が増加し、カレント
ミラー負荷回路のトランジスタQ3,Q4の電流が
増加する。その結果、差動対トランジスタQ1
Q2の各電流IQ1,IQ2の差が前記オフセツト電流に
等しい状態で安定になる。換言すれば、オフセツ
ト電流が定電流源Iの電流より大きくならない限
り、差動対トランジスタQ1,Q2はアクテイブに
動作し、安定な発振を持続することができる。
なお、前記バイアス回路4においては、トラン
ジスタQ7のベース電流が第1のトランジスタQ1
のベース電流となるので、上記トランジスタQ7
の電流増幅率hFEQ7を第1のトランジスタQ1の電
流増幅率hFEQ1より充分小さな値に設定しておく
ことによつて、抵抗R5の電圧降下を小さくし、
第1のトランジスタQ1のベース電位を十分な大
きさに確保することができる。たとえばトランジ
スタQ7(PNP形)をラテラル形とすればそのhFEQ7
は30〜80、第1のトランジスタQ1(NPN形)の
hFEQ1は70〜350であり、上記hFEQ1によりバイアス
回路4の出力インピーダンスは十分に高くなる。
なお、前記バイアス回路4は、上記実施例に限
ることなく、要は高抵抗の素子を介して差動対ト
ランジスタの一方Q1のベースに直流バイアス電
圧を与え得るものであればよく、したがつて高抵
抗によりVcc電圧を分圧してバイアス出力とする
分圧回路を用いてもよい。
〔発明の効果〕
上述したように本発明の1端子型発振回路によ
れば、発振増幅用の差動増幅器を形成するトラン
ジスタ対の一方のコレクタと他方のベースとの間
に接続する正帰還回路として、正帰還用容量に直
列に抵抗を挿入することをによつて、共振子の基
本共振周波数に対する帰還量と寄生共振周波数に
対する帰還量との比が比較的大きくなるようにし
たので、共振子の共振特性における基本共振点と
寄生共振点とのレベル差が小さくなつても寄生共
振が生じ難くなり、寄生共振を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1端子型発振回路の一実施例
を示す回路図、第2図は第1図の一具体例を示す
回路図、第3図は従来の1端子型発振回路を示す
回路図、第4図は第3図中のセラミツク共振子の
共振特性の一例を示す特性図である。 Q1,Q2……トランジスタ、I……定電流源、
X……セラミツク共振子、C……正帰還用容量、
C1……寄生容量、R……抵抗、4……バイアス
回路、5……負帰還回路、10……負荷回路、1
1……帰還回路、40……可変リアクタンス回
路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 エミツタが共通接続されると共に定電流源に
    接続されて差動増幅器を形成する第1、第2のト
    ランジスタと、 上記差動増幅器の負荷回路と、 上記第1のトランジスタのベースに所定の直流
    バイアス電圧を供給するバイアス回路と、 上記第2のトランジスタのコレクタと接地端と
    の間に接続された固体共振子と、 上記第1のトランジスタのコレクタに接続され
    た可変リアクタンス回路と、 上記第1のトランジスタのコレクタからベース
    に直流負帰還をかけるために設けられ、負帰還点
    が高インピーダンスを有する直流負帰還回路と、 上記第2のトランジスタのコレクタと第1のト
    ランジスタのベースとの間に設けられ、抵抗およ
    び正帰還用容量が直列に接続された正帰還回路と
    を具備し、 上記正帰還回路による上記固体共振子の基本共
    振周波数に対する帰還量と寄生共振周波数に対す
    る帰還量との比が比較的大きくなるようにしたこ
    とを特徴とする1端子型発振回路。 2 前記第1のトランジスタのベースと接地端と
    の間に前記寄生共振周波数の帰還信号をバイバス
    させるための容量を形成してなることを特徴とす
    る前記特許請求の範囲第1項記載の1端子型発振
    回路。 3 前記容量は、前記正帰還用容量の一方の電極
    と集積回路基板との間に形成された寄生容量であ
    ることを特徴とする前記特許請求の範囲第2項記
    載の1端子型発振回路。 4 前記可変リアクタンス回路が正負対称型のも
    のであることを特徴とする前記特許請求の範囲第
    1項記載の1端子型発振回路。
JP10956185A 1985-05-22 1985-05-22 1端子型発振回路 Granted JPS61267403A (ja)

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JP2602327B2 (ja) * 1989-05-08 1997-04-23 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 発振回路
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JPS5938730U (ja) * 1982-09-06 1984-03-12 株式会社クボタ コンバイン

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