JPH061853B2 - 可変周波数発振回路 - Google Patents
可変周波数発振回路Info
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- JPH061853B2 JPH061853B2 JP60286926A JP28692685A JPH061853B2 JP H061853 B2 JPH061853 B2 JP H061853B2 JP 60286926 A JP60286926 A JP 60286926A JP 28692685 A JP28692685 A JP 28692685A JP H061853 B2 JPH061853 B2 JP H061853B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION 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
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
- H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
- H03B5/36—Generation 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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- H03B5/36—Generation 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
- H03B5/366—Generation 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 and comprising means for varying the frequency by a variable voltage or current
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明はセラミック共振子等の固体共振素子を用いた
可変周波数発振回路に関する。
可変周波数発振回路に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］ 従来より、固体共振素子例えばセラミック共振子を用い
た可変周波数発振回路として第５図に示すようなものが
ある。この回路は、「日経エレクトロニクス」（マグロ
ウヒル社）１９８４年２月号１５１頁乃至１５７頁にそ
の詳細が記載されているが、要約して説明すると、まず
図中11は主発振回路であり、この主発振回路11は差動対
トランジスタＱ１，Ｑ２、バイアス電流源Ｉ１、ベース
抵抗Ｒ１，Ｒ２、能動負荷となるトランジスタＱ３，Ｑ
４で構成される差動増幅器に正帰還容量（コンデンサ）
Ｃ１を設け、さらにその出力端にセラミック共振子（固
体共振素子）Ａを並列接続したものである。すなわち、
この主発振回路11は端子12から入力される基準電圧ＶB1
を基準にしてセラミック共振子Ａによる並列共振を増幅
出力することにより所定周波数で発振するものである。
た可変周波数発振回路として第５図に示すようなものが
ある。この回路は、「日経エレクトロニクス」（マグロ
ウヒル社）１９８４年２月号１５１頁乃至１５７頁にそ
の詳細が記載されているが、要約して説明すると、まず
図中11は主発振回路であり、この主発振回路11は差動対
トランジスタＱ１，Ｑ２、バイアス電流源Ｉ１、ベース
抵抗Ｒ１，Ｒ２、能動負荷となるトランジスタＱ３，Ｑ
４で構成される差動増幅器に正帰還容量（コンデンサ）
Ｃ１を設け、さらにその出力端にセラミック共振子（固
体共振素子）Ａを並列接続したものである。すなわち、
この主発振回路11は端子12から入力される基準電圧ＶB1
を基準にしてセラミック共振子Ａによる並列共振を増幅
出力することにより所定周波数で発振するものである。
上記主発振回路11の出力端には、コンデンサＣ２及び抵
抗Ｒ３よりなる移送回路と、トランジスタＱ５，Ｑ６及
び第１の可変バイアス電流源Ｉ２よりなる第１の差動回
路と、トランジスタＱ７，Ｑ８及び第３の第２の可変バ
イアス電流源Ｉ３よりなる第２の差動回路と、能動負荷
となるトランジスタＱ９，Ｑ10とで構成される可変容量
回路13が並列接続されている。すなわち、この可変容量
回路13は端子14から入力される基準電圧ＶB2によつて動
作状態となるもので、第１の可変バイアス電流源Ｉ２の
電流量を制御することによって上記移送回路を介してセ
ラミック共振子Ａに対する正の並列容量を制御すること
ができ、逆に第２の可変バイアス電流源Ｉ３の電流量を
制御することによつて負の並列容量を制御することがで
きる。
抗Ｒ３よりなる移送回路と、トランジスタＱ５，Ｑ６及
び第１の可変バイアス電流源Ｉ２よりなる第１の差動回
路と、トランジスタＱ７，Ｑ８及び第３の第２の可変バ
イアス電流源Ｉ３よりなる第２の差動回路と、能動負荷
となるトランジスタＱ９，Ｑ10とで構成される可変容量
回路13が並列接続されている。すなわち、この可変容量
回路13は端子14から入力される基準電圧ＶB2によつて動
作状態となるもので、第１の可変バイアス電流源Ｉ２の
電流量を制御することによって上記移送回路を介してセ
ラミック共振子Ａに対する正の並列容量を制御すること
ができ、逆に第２の可変バイアス電流源Ｉ３の電流量を
制御することによつて負の並列容量を制御することがで
きる。
つまり、この可変周波数発振回路は、主発振回路11でセ
ラミック共振子Ａの並列共振を差動増幅器で増幅し、さ
らに可変容量回路13によつて上記セラミック共振子Ａに
対する並列容量分を制御することによって共振子Ａの両
端に発生する信号の周波数を制御するようにしたもので
ある。尚、上記第１及び第２の可変バイアス電流源Ｉ
２，Ｉ３は一方のみ選択して動作させるものとする。
ラミック共振子Ａの並列共振を差動増幅器で増幅し、さ
らに可変容量回路13によつて上記セラミック共振子Ａに
対する並列容量分を制御することによって共振子Ａの両
端に発生する信号の周波数を制御するようにしたもので
ある。尚、上記第１及び第２の可変バイアス電流源Ｉ
２，Ｉ３は一方のみ選択して動作させるものとする。
ところで、上記可変容量回路13の可変容量Ｃの値は、可
変容量回路13のアドミタンスＹが で表わされるから、 ならば、 Ｃ′≒（１±ｇｍＲ３）Ｃ２ …（２） となる。但し、(1)，(2)式において相互コンダクタンス
ｇｍはｇｍ＝ｑＩ／２ｋＴ（ｑは電荷、ｋはボルツマン
定数、Ｔは絶対温度）で与えられる。Ｉ２＝Ｉ３＝０の
ときは可変容量回路13が動作していないので、この可変
周波数発振回路は中心周波数が主発振回路11のみで決ま
るのが特徴である。
変容量回路13のアドミタンスＹが で表わされるから、 ならば、 Ｃ′≒（１±ｇｍＲ３）Ｃ２ …（２） となる。但し、(1)，(2)式において相互コンダクタンス
ｇｍはｇｍ＝ｑＩ／２ｋＴ（ｑは電荷、ｋはボルツマン
定数、Ｔは絶対温度）で与えられる。Ｉ２＝Ｉ３＝０の
ときは可変容量回路13が動作していないので、この可変
周波数発振回路は中心周波数が主発振回路11のみで決ま
るのが特徴である。
第６図は上記セラミック共振子Ａに流れる発振電流ｉ０
のベクトル図を示すもので、横軸は実数成分Ｒｅを示
し、縦軸は虚数成分Ｉｍを示している。実数成分Ｒｅは
セラミック共振子11に対する正負の抵抗分±Ｒによつて
増減し、虚数成分Ｉｍは正負の容量分±Ｃによつて増減
する。▲▼はセラミック共振子Ａに流れる電流ベク
トル。±▲▼は主発振回路11の差動増幅回路からセ
ラミック共振子11へ流れる電流ベクトル、±▲▼は
可変容量回路13から流れる電流ベクトルである。
のベクトル図を示すもので、横軸は実数成分Ｒｅを示
し、縦軸は虚数成分Ｉｍを示している。実数成分Ｒｅは
セラミック共振子11に対する正負の抵抗分±Ｒによつて
増減し、虚数成分Ｉｍは正負の容量分±Ｃによつて増減
する。▲▼はセラミック共振子Ａに流れる電流ベク
トル。±▲▼は主発振回路11の差動増幅回路からセ
ラミック共振子11へ流れる電流ベクトル、±▲▼は
可変容量回路13から流れる電流ベクトルである。
すなわち、上記のような可変周波数発振回路では、第６
図を見てもわかるように、可変容量回路13によつて並列
容量分を制御してセラミック共振子Ａに流れる電流ｉ０
のベクトル▲▼の虚数成分を変化させると、実数成
分も変化する。この実数成分がちいさくなると、発振振
幅の低下や発振停止が起き、おおきくなると発振波形に
ひずみが生じて寄生発振を起こしやすくなる。
図を見てもわかるように、可変容量回路13によつて並列
容量分を制御してセラミック共振子Ａに流れる電流ｉ０
のベクトル▲▼の虚数成分を変化させると、実数成
分も変化する。この実数成分がちいさくなると、発振振
幅の低下や発振停止が起き、おおきくなると発振波形に
ひずみが生じて寄生発振を起こしやすくなる。
上記発振振幅の低下についてさらに詳述する。第７図は
第５図の等価回路を示すもので、Ｌ０，Ｃ０，Ｃａ，Ｒ
０はそれぞれ共振子Ａの誘導分、直列容量分、並列容量
分、抵抗分であり、Ｃｖは可変容量回路15による容量分
である。つまり、この回路のインピーダンスＺは、 で表わされる。ここで、並列共振は であるから、共振インピーダンスＺａは、 と表わされる。ここで、第２項は通常第１項よりも十分
小さいので、 となる。これにより、並列容量Ｃが大きくなると並列共
振時のインピーダンス（抵抗成分）が小さくなることが
わかる。したがつて、実際には可変容量回路15の抵抗成
分（第６図に示す−ｉ２の実数成分）に加えて共振子11
の共振インピーダンスの低下も加わって、発振振幅の低
下はより大きくなる。
第５図の等価回路を示すもので、Ｌ０，Ｃ０，Ｃａ，Ｒ
０はそれぞれ共振子Ａの誘導分、直列容量分、並列容量
分、抵抗分であり、Ｃｖは可変容量回路15による容量分
である。つまり、この回路のインピーダンスＺは、 で表わされる。ここで、並列共振は であるから、共振インピーダンスＺａは、 と表わされる。ここで、第２項は通常第１項よりも十分
小さいので、 となる。これにより、並列容量Ｃが大きくなると並列共
振時のインピーダンス（抵抗成分）が小さくなることが
わかる。したがつて、実際には可変容量回路15の抵抗成
分（第６図に示す−ｉ２の実数成分）に加えて共振子11
の共振インピーダンスの低下も加わって、発振振幅の低
下はより大きくなる。
このように、上記可変周波数発振回路では、実数成分の
変化があると安定に発振周波数を制御できる幅がせまく
なり、発振振幅が低下するので、これを防ぐためにｉ１
を十分に大きくする必要がある。ところが、ｉ１が常に
実数成分のみであれば問題はないが、実際にはセラミッ
ク共振子Ａが直流を通さないためコンデンサＣ１による
容量で正帰還をかけざるを得ないので実数成分のみとす
ることは困難であり、第６図中▲▼′のように虚数
成分を持つことになる。このように▲▼が虚数成分
を持つと中心周波数（非制御時の周波数はＩ２＝Ｉ＝０
で決定される）のセラミック共振子Ａの並列共振周波数
に対するずれが生じる。このずれはｉ１の大きさに比例
して大きくなる。したがって、制御範囲を広げようとす
るとｉ１も大きくするする必要があるかりでなく、発振
周波数のずれも大きくなる。特にコンデンサＣ１を集積
回路に内蔵する場合にはその値委制限があるので、上記
のずれが非常に問題となる。さらに、この発振回路を低
電圧で駆動する場合には、第１及び第２の差動回路に十
分な電圧を加えることができないため発振振幅をあまり
大きくとれず、可変容量回路の抵抗分Ｒと容量分 の値のリアクタンス比を十分に大きくすることができな
い。したがつて、実数成分の変化が大きくなるので発振
が不安定になりやすい。
変化があると安定に発振周波数を制御できる幅がせまく
なり、発振振幅が低下するので、これを防ぐためにｉ１
を十分に大きくする必要がある。ところが、ｉ１が常に
実数成分のみであれば問題はないが、実際にはセラミッ
ク共振子Ａが直流を通さないためコンデンサＣ１による
容量で正帰還をかけざるを得ないので実数成分のみとす
ることは困難であり、第６図中▲▼′のように虚数
成分を持つことになる。このように▲▼が虚数成分
を持つと中心周波数（非制御時の周波数はＩ２＝Ｉ＝０
で決定される）のセラミック共振子Ａの並列共振周波数
に対するずれが生じる。このずれはｉ１の大きさに比例
して大きくなる。したがって、制御範囲を広げようとす
るとｉ１も大きくするする必要があるかりでなく、発振
周波数のずれも大きくなる。特にコンデンサＣ１を集積
回路に内蔵する場合にはその値委制限があるので、上記
のずれが非常に問題となる。さらに、この発振回路を低
電圧で駆動する場合には、第１及び第２の差動回路に十
分な電圧を加えることができないため発振振幅をあまり
大きくとれず、可変容量回路の抵抗分Ｒと容量分 の値のリアクタンス比を十分に大きくすることができな
い。したがつて、実数成分の変化が大きくなるので発振
が不安定になりやすい。
［発明の目的］ この発明は上記のような問題を改善するためになされた
もので、発振周波数の可変範囲が広く、発振が安定で、
固体共振素子の並列共振周波数に対する中心周波数のず
れが極めて小さい可変周波数発振回路を提供することを
目的とする。
もので、発振周波数の可変範囲が広く、発振が安定で、
固体共振素子の並列共振周波数に対する中心周波数のず
れが極めて小さい可変周波数発振回路を提供することを
目的とする。
［発明の概要］ すなわち、この発明に係る可変周波数発振回路は、第１
のバイアス電流源によって駆動され正帰還容量を有する
第１の増幅回路とこの第１の増幅回路の出力端に接続さ
れる固体共振素子とからなり前記固体共振素子による並
列共振を前記第１の増幅回路で増幅して所定周波数で発
振する主発振回路と、第２のバイス電流源によって駆動
され前記主発振回路の出力端に接続されるコンデンサお
よび抵抗でなる移送回路を介して前記主発振回路から出
力される出力信号を前記固体共振素子へ帰還増幅する第
２の増幅回路とからなり前記第２のバイアス電流源を制
御することによって前記固体共振素子に対する並列容量
を可変制御する可変容量回路と、この可変容量回路の第
２のバイアス電流源の制御に連動させて前記主発振回路
の第１のバイアス電流を制御するバイアス電流制御手段
とを具備している。
のバイアス電流源によって駆動され正帰還容量を有する
第１の増幅回路とこの第１の増幅回路の出力端に接続さ
れる固体共振素子とからなり前記固体共振素子による並
列共振を前記第１の増幅回路で増幅して所定周波数で発
振する主発振回路と、第２のバイス電流源によって駆動
され前記主発振回路の出力端に接続されるコンデンサお
よび抵抗でなる移送回路を介して前記主発振回路から出
力される出力信号を前記固体共振素子へ帰還増幅する第
２の増幅回路とからなり前記第２のバイアス電流源を制
御することによって前記固体共振素子に対する並列容量
を可変制御する可変容量回路と、この可変容量回路の第
２のバイアス電流源の制御に連動させて前記主発振回路
の第１のバイアス電流を制御するバイアス電流制御手段
とを具備している。
［発明の実施例］ 以下、第１図及び第２図を参照してこの発明の一実施例
を詳細に説明する。但し、第１図において第５図と同一
部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。
を詳細に説明する。但し、第１図において第５図と同一
部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。
第１図はその構成を示すもので、前記バイアス電流源Ｉ
１には第３の可変バイアス電流源Ｉ４が並設接続されて
いる。この可変バイアス電流源Ｉ４は第２の可変バイア
ス電流源Ｉ２の制御に連動して制御される。
１には第３の可変バイアス電流源Ｉ４が並設接続されて
いる。この可変バイアス電流源Ｉ４は第２の可変バイア
ス電流源Ｉ２の制御に連動して制御される。
上記構成において、以下第２図を参照してその動作につ
いて説明する。第２図は第６図と同様にセラミック共振
子Ａに流れる電流ｉ０の発振電流ベクトル図を示してい
う。すなわち、可変容量回路13の正の容量を可変制御す
る第１のバイアス電流源Ｉ２の電流量に比例して第３の
可変バイアス電流源Ｉ４の電流量を変化させ、主発振回
路11のバイアス電流を変化させることにより、第２図に
示すように−▲▼の実数成分を▲▼の変化に応
じて相殺することができる。これによつてセラミック共
振子Ａに流れる電流ベクトル▲▼は実数成分の変化
が小さくなる。このため、非制御時のｉ１の大きさを第
５図に示した回路に比して十分小さくすることができ
る。
いて説明する。第２図は第６図と同様にセラミック共振
子Ａに流れる電流ｉ０の発振電流ベクトル図を示してい
う。すなわち、可変容量回路13の正の容量を可変制御す
る第１のバイアス電流源Ｉ２の電流量に比例して第３の
可変バイアス電流源Ｉ４の電流量を変化させ、主発振回
路11のバイアス電流を変化させることにより、第２図に
示すように−▲▼の実数成分を▲▼の変化に応
じて相殺することができる。これによつてセラミック共
振子Ａに流れる電流ベクトル▲▼は実数成分の変化
が小さくなる。このため、非制御時のｉ１の大きさを第
５図に示した回路に比して十分小さくすることができ
る。
したがつて、上記構成によれば、主発振回路11のバイア
ス電流を少なくすることができるので、中心周波数トセ
ラミック共振Ａ固有の並列共振周波数とのずれを少なく
することができる。また、セラミック共振子Ａに流れる
発振電流の実数成分の変化が少ないので常に安定した発
振が得られ、これによつて可変範囲も広くなる。つま
り、発振幅の低下、発振停止、寄生発振等を起こし難く
なる。また、移送回路の容量分 と抵抗分Ｒ３のリアクタンス比がそれほど大きくなくて
も安定に動作するので、発振振幅の小さい低電圧回路で
も十分な性能が得られる。これによつて極めて容易に集
積回路化することができる。
ス電流を少なくすることができるので、中心周波数トセ
ラミック共振Ａ固有の並列共振周波数とのずれを少なく
することができる。また、セラミック共振子Ａに流れる
発振電流の実数成分の変化が少ないので常に安定した発
振が得られ、これによつて可変範囲も広くなる。つま
り、発振幅の低下、発振停止、寄生発振等を起こし難く
なる。また、移送回路の容量分 と抵抗分Ｒ３のリアクタンス比がそれほど大きくなくて
も安定に動作するので、発振振幅の小さい低電圧回路で
も十分な性能が得られる。これによつて極めて容易に集
積回路化することができる。
第３図に他の実施例を示す。但し、第３図において第１
と同一部分には同一符号を付して示す。この回路は第１
図に示した回路を改良し、前記バイアス電流源Ｉ１を可
変バイアス電流源とし、この電流源Ｉ１を可変容量回路
13の負の容量を可変制御する第２の可変バイアス電流源
Ｉ３の制御に反比例させて上記可変バイアス電流源Ｉ１
を制御するようにしたものである。すなわち、第４図の
発振電流ベクトル図に示すように、負の可変容量を制御
するバイアス電流Ｉ３が増加したときに主発振回路11の
バイアス電流Ｉ０を減少させることによつて、＋▲
▼の実数成分を▲▼の減少に応じて相殺している。
他の動作については第１図に示した回路と同様である。
この構成によれば、可変周波数範囲がさらに拡大され
る。
と同一部分には同一符号を付して示す。この回路は第１
図に示した回路を改良し、前記バイアス電流源Ｉ１を可
変バイアス電流源とし、この電流源Ｉ１を可変容量回路
13の負の容量を可変制御する第２の可変バイアス電流源
Ｉ３の制御に反比例させて上記可変バイアス電流源Ｉ１
を制御するようにしたものである。すなわち、第４図の
発振電流ベクトル図に示すように、負の可変容量を制御
するバイアス電流Ｉ３が増加したときに主発振回路11の
バイアス電流Ｉ０を減少させることによつて、＋▲
▼の実数成分を▲▼の減少に応じて相殺している。
他の動作については第１図に示した回路と同様である。
この構成によれば、可変周波数範囲がさらに拡大され
る。
尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
この他その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能なこと
は言うまでもない。
この他その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能なこと
は言うまでもない。
［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、発振周波数の可
変範囲が広く、発振が安定で、固体共振素子の並列共振
周波数に対する中心周波数のずれが極めて小さい可変周
波数発振回路を提供することができる。
変範囲が広く、発振が安定で、固体共振素子の並列共振
周波数に対する中心周波数のずれが極めて小さい可変周
波数発振回路を提供することができる。
第１図はこの発明に係る可変周波数発振回路の一実施例
を示す回路構成図、第２図は同実施例の動作を説明する
ための発振電流ベクトル図、第３図及び第４図はこの発
明に係る他の実施例を説明するための図、第５図は従来
の可変周波数発振回路の構成を示す回路図、第６図及び
第７図はそれぞれ第５図の従来の発振回路の動作を説明
するための図である。 11…主発振回路、13…可変容量回路、Ａ…セラミック
共振子。
を示す回路構成図、第２図は同実施例の動作を説明する
ための発振電流ベクトル図、第３図及び第４図はこの発
明に係る他の実施例を説明するための図、第５図は従来
の可変周波数発振回路の構成を示す回路図、第６図及び
第７図はそれぞれ第５図の従来の発振回路の動作を説明
するための図である。 11…主発振回路、13…可変容量回路、Ａ…セラミック
共振子。
Claims (1)
- 【請求項１】第１のバイアス電流源によって駆動され正
帰還容量を有する第１の増幅回路とこの第１の増幅回路
の出力端に接続される固体共振素子とからなり前記固体
共振素子による並列共振を前記第１の増幅回路で増幅し
て所定周波数で発振する主発振回路と、 第２のバイアス電流源によって駆動され前記主発振回路
の出力端に接続されるコンデンサおよび抵抗でなる移送
回路を介して前記主発振回路から出力される出力信号を
前記固体共振素子へ帰還増幅する第２の増幅回路とから
なり前記第２のバイアス電流源を制御することによって
前記固体共振素子に対する並列容量を可変制御する可変
容量回路と、 この可変容量回路の第２のバイアス電流源の制御に連動
させて前記主発振回路の第１のバイアス電流を制御する
バイアス電流制御手段と を具備したことを特徴とする可変周波数発振回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60286926A JPH061853B2 (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | 可変周波数発振回路 |
| KR8610923A KR900008182B1 (en) | 1985-12-20 | 1986-12-19 | Variable frequency oscillator |
| US06/943,801 US4745375A (en) | 1985-12-20 | 1986-12-19 | Variable frequency oscillator with current controlled reactance circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60286926A JPH061853B2 (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | 可変周波数発振回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62145902A JPS62145902A (ja) | 1987-06-30 |
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Family
ID=17710747
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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| JPS62145902A (ja) | 1987-06-30 |
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |