JPH061853B2 - 可変周波数発振回路 - Google Patents

可変周波数発振回路

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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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    • 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
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  • 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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
[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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP60286926A 1985-12-20 1985-12-20 可変周波数発振回路 Expired - Lifetime JPH061853B2 (ja)

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