JPH0611088B2 - 1端子型発振回路 - Google Patents

1端子型発振回路

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JPH0611088B2
JPH0611088B2 JP59172737A JP17273784A JPH0611088B2 JP H0611088 B2 JPH0611088 B2 JP H0611088B2 JP 59172737 A JP59172737 A JP 59172737A JP 17273784 A JP17273784 A JP 17273784A JP H0611088 B2 JPH0611088 B2 JP H0611088B2
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勝 橋本
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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
    • H03B5/36Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device

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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (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(PLL)の電圧制御発振器(VOC)に用
いられる発振回路に係り、特にセラミック共振子等の共
振子を用いた1端子型の発振回路に関する。
〔発明の技術的背景〕
第2図に従来のLC発振回路の一例を示しており、Q
およびQは互いのエミッタが共通接続されて定電流源
Iに接続された差動対をなすNPN形の第1、第2のトラ
ンジスタであり、第1のトランジスタQのベースおよ
び第2のトランジスタQのコレクタはVcc電源に接
続され、第1のトランジスタQのコレクタおよび第2
のトランジスタQのベースは共通接続されたのちLC
並列素子を介してVcc電源に接続されている。
上記LC発振回路において、発振していない場合の直流
バイアスは、トランジスタQのベースには直接にV
cc電圧が加えられており、トランジスタQのベース
にはインダクタLを通じてVcc電圧が加えられている
ので、上記トランジスタQ,Qは常にアクティブ状
態で動作している。そして、トランジスタQのコレク
タ出力がトランジスタQのベースに正帰還されている
ので、LC共振素子の同調周波数で発振する。
一方、FMステレオ復調用集積回路においては、たとえ
ば日経エレクトロニクス1984年1月30日号P.15
6に示されているように第3図の如きセラミック共振子
Xを利用した1端子型の発振回路30が用いられてい
る。ここで、31は上記発振回路30に動作バイアスを
与えるためのバイアス回路であって、トランジスタ32
〜39からなる。また、40は上記発振回路30の発振
周波数を微調整するためのリアクタンス回路である。そ
して、発振回路30は共端子Xの並列共振周波数(たと
えば456kHz)で発振するものであって、差動対をな
すトランジス41,42と、定電流源用のトランジスタ
43と、カレントミラー型負荷をなすトランジスタ4
4,45と、2個のダイオー46,47と、1個の帰還
コンデンサ48とからなる。ここで、セラミック共振子
XはLC並列素子のような直流バイパス効果はなく、発
振のために必要な正帰還は帰還コンデンサ48により行
なわれる。
〔背景技術の問題点〕
ところで、セラミック発振素子Xを用いた発振回路30
で安定な発振動作を持続させるためには、発振回路30
の増幅用トランジスタ41,42が発振停止状態でアク
ティブに動作していなければならない。これを実現する
ために、(イ)増幅用トランジスタ41,42に直流負帰
還をかけないで上記トランジスタ41,42用の各バイ
アス回路を全く対称に構成する方法と、(ロ)増幅用トラ
ンジスタ41,42のアクティブ動作を保つように直流
負帰還回路を設ける方法とが考えられる。上記(イ)の方
法は第3図のバイアス回路31で採用されているが、集
積回路内の各素子の製造ばらつきが存在するので安定な
動作条件を得るのは困難である。即ち、第3図において
は、バイアス回路31におけるバイアス電流供給用のト
ラジスタ36,37の各電流が等しく、かつ発振回路3
0における増幅用、定電流用のトランジスタ41,4
2,43のhFEが同一であることが安定な発振を持続す
るための条件であるが、製造ばらつきに対して上記条件
を維持するためには歩留りの低下につながる。また、前
記(ロ)の方法は、直流負帰還を行なう経路の交流分(発
振周波数成分)を接地端へバイパスさせるために通常は
大きな容量が必要となり、この大容量を集積回路内に形
成することは困難であった。
〔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、発振動作
安定化のための直流負帰還経路から発振周波数をバイパ
スさせるための容量を集積回路内部で容易に形成可能な
程度に小さくすることができ、集積回路内の素子の製造
ばらつきに対しても安定な直流動作電圧が得られる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、本発明の1端子型発振回路は、差動増幅用の第
1,第2のトランジスタのうち、共振子の接続される第
2のトランジスタのコレクタからベースに直流負帰還を
かけると共にその負帰還点が高インピーダンスの直流負
帰還回路を設け、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正帰還用の容量を
接続し、この第1のトラジスタのベースに高抵抗の素子
を介して直流バイアスを与えるバイアス回路を設けてな
ることを特徴とするものである。
したがって、回路素子の製造上のばらつきに対しても直
流負帰還回路の作用により発振動作が安定化され、しか
も負帰還点インピーダンスが高いので、交流分バイパス
用の容量を集積回路内部で容易に形成可能な程度に小さ
くすることが可能になる。
〔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、1は集積回路であってその端子群のう
ちの1個の端子2と接地端との間に共振子、たとえばセ
ラミック共振子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、リアクタンス回路
5が設けられている。上記発振回路3において、Q
よびQはエミッ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Q,Qのエミッ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Q,Qは、ベース相互が接続され、各エミッ
タが抵抗R,Rを介してVcc電源に接続され、各コ
レクタが前記差動対トランジスタQ,Qの各コレク
タに接続されており、第3のトランジスタQ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Q,Q、抵抗R,Rは前記差
動対トランジスタQ,Qのカレントミラー型負荷回
路を形成している。Cは上記差動対トランジスタ
,Qのうちの一方のトランジスタQのコレクタ
と他方のトランジスタQのベースとの間に接続された
正帰還用の容量である。6は上記トランジスタQ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Vcc電源に接続さ
れたNPN形の第5のトランジスタQのベースが前記ト
ランジスタQのコレクタに接続され、この第5のトラ
ンジスタQのエミッタに抵抗Rを介してPNP形の第
6のトランジスタQのエミッタが接続され、この第6
のトランジスタQのコレクタが抵抗Rを介して接地
され、この第6のトランジスタQのベースが前記トラ
ンジスタQのベースに接地されると共にバイパス用の
容量Cを介して接地されており、上記第6のトランジ
スタQ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Q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リアクタンス回路5
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D,D、抵抗RおよびPNP形の第
7のトランジスタQのエミッタ・コレクタ間が接続さ
れてなり、この第7のトランジスタQのベースが前記
発振回路3のトランジスタQ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Q,Q,Q,Q、抵抗R
,R、定電流源Iは差動増幅器を形成しており、ト
ランジスタQのベースが入力端子、トランジスタQ
のコレクタが出力端子、トランジスタQのベースが負
帰還端子になっている。上記トランジスタQ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Qのベース端子から直流バイアスが与えられて
いるので、容量Cによる正帰還量が多くなり、発振し
易くなっている。前記トランジスタQ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6のエミッタ
フォロワ(トランジスタQおよび抵抗R)を通して
行なわれている。これによって、トランジスタQ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ック共振子XのQが低下し
ないようになっている。また、発振出力はトランジスタ
、抵抗R、トランジスタQ、抵抗Rの経路に
加わり、トランジスタQのコレクタから取り出され
る。そして、上記トランジスタQとベースと前記トラ
ンジスタQのベースとの間にはバイパス用容量C
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6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Qのベー
ス側を見たインピーダンス)とのこの点におけるバイパ
ス容量の値を一定値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C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、リアクタンス回路5に流れる電流が零の場合、
差動対トランジスタQ,Q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Q,Qに流れる電流は等しくなる。
この場合、上記トランジスタQ,Qのベース・エミ
ッタ間電圧VBEQ7,VBEQ6は等しく、それぞれのエミッ
タに接続されている抵抗R,Rの電圧降下VR5,V
R3は等しく、さらにダイオードDの順方向電圧降下V
FD2とトランジスタQのベース・エミッタ間電圧V
BEQ5とは等しいので、トランジスタQ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D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、リアクタンス回路5にオフセット電流がある場
合、たとえばオフセット電流がリアクタンス回路5に流
れ込む場合を考えると、オフセット電流によりトランジ
スタQのコレクタ端子の出力直流電圧が下がり、これ
によって負帰還回路6のトランジスタQ、抵抗R
トランジスタQの電流が低下する。したがって、上記
トランジスタQのベース電流が少なくなり、トランジ
スタQの電流も減少する。それに伴ない、トランジス
タQ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Q,Qの電流が増加する。その結果、差動
対トランジスタQ,Qの各電流IQ1,IQ2の差が前
記オフセット電流に等しい状態で安定になる。換言すれ
ば、オフセット電流が定電流源Iの電流より大きくなら
ない限り、差動対トランジスタQ,Qはアクティブ
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Q
のベース電流が第1のトランジスタQのベース電流
となるので、上記トランジスタQの電流増幅率hFEQ7
を第1のトランジスタQ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って、抵抗Rの電圧
降下を小さくし、第1のトランジスタQ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Q(PNP形)をラテラル形とすればそのh
FEQ7は30〜80、第1のトランジスタQ(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Q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、したがって高抵抗により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、直
流負帰還回路を設けることによって回路素子のばらつき
に対しても安定な直流動作電圧が得られるので安定な発
振動作が可能になり、しかも直流負帰還点を高インピー
ダンスとしているので交流分バイパス用の容量の値を集
積回路内で容易に形成可能な程度に小さくすることがで
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図は従来のLC発振回路の基本構成を示す回
路図、第3図は従来の1端子型発振回路を示す回路図で
ある。 1……集積回路、2……端子、3……発振回路、4……
バイアス回路、5……リアクタンス回路、6……直流負
帰還回路、Q〜Q……トランジスタ、D,D
…ダイオード、R〜R……抵抗、C,C……容
量、I……定電流源、X……共振子。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いのエミッタが相互に接続されて定電流
    源に接続される差動対をなす第1極性型の第1のトラン
    ジスタQおよび第2のトランジスタQと、 これらのトランジスタQ,Qの負荷回路と、上記第
    2のトランジスタQのコレクタと第1のトランジスタ
    のベースとの間に接続される正帰還用の容量C
    と、 上記第1のトランジスタQのベースに高抵抗の素子を
    介して直流バイアス電圧を与えるバイアス回路4と、 前記第2のトランジスタQの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、前記第2のトラン
    ジスタQのコレクタ出力が前記第1極性型のトランジ
    スタQのベースに導かれ、このトランジスタQのエ
    ミッタに抵抗Rを介して第1極性型とは逆の第2極性
    型のトランジスタQのエミッタを接続し、このトラン
    ジスタQのコレクタを接地し、このトランジスタQ
    のベースを前記第2トランジスタQのベースに接続す
    ると共に、交流成分バイパス用の容量Cを介して接地
    してなる直流負帰還回路6と、 上記第2のトランジスタQのコレクタと接地端との間
    に接続される共振子Xと を具備してなることを特徴とする1端子型発振回路。
  2. 【請求項2】前記バイアス回路4は、電源と接地端との
    間に複数個のダイオード、抵抗、第2極性型のトランジ
    スタが直列に接続され、このトランジスタのベースが前
    記第1のトランジスタQのベースに接続されてなるこ
    とを特徴とする前記特許請求の範囲第1項に記載の1端
    子型発振回路。
  3. 【請求項3】前記負荷回路は、第2極性型のトランジタ
    を用いたカレントミラー型負荷回路であり、前記第2の
    トランジスタQのコレクタにリアクタンス回路が接続
    され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。
JP59172737A 1984-08-20 1984-08-20 1端子型発振回路 Expired - Lifetime JPH0611088B2 (ja)

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