JPH07297643A - 高周波２逓倍回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】信号の微少レベルを維持した状態において、簡
単な回路構成でもって２逓倍を行う。 【構成】トランジスタＱのベースには高周波帯域の源信
号を与え、コレクタには、源信号の周波数の２倍の周波
数に共振する同調回路１３を接続する。そしてベース電
圧を横軸とし、コレクタ電流を縦軸とする平面におい
て、トランジスタＱのベース電圧とコレクタ電流との関
係を示す曲線の二次微分係数の最大値近傍にトランジス
タＱの動作点を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トランジスタのベース
に高周波帯域の源信号が与えられ、そのコレクタには、
源信号の周波数の２倍の周波数に共振する同調回路が接
続された高周波２逓倍回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】高周波帯域の信号を２逓倍する従来技術
の１つに、位相比較器、ループフィルタ、チャージポン
プ、およびＶＣＯからなるＰＬＬ回路があるが、このＰ
ＬＬ回路は、回路構成が複雑であるため高価である。ま
た扱う信号がアナログ信号である場合には、充分な振幅
を確保したアナログ信号を整形し、デジタル信号とする
必要があるので、回路構成の一層の複雑化を招く。その
ためＰＬＬ回路は、源信号と逓倍された信号との位相関
係を厳密な関係にする場合を除くと、アナログ信号の逓
倍に使用されることは稀である。

【０００３】アナログ信号の逓倍にもっぱら使用される
従来技術としては、トランジスタをＣ級動作させること
によって高調波を多く含んだ信号を発生させ、コレクタ
に接続された同調回路の周波数を所望の周波数とするこ
とにより、源信号を２逓倍する回路がある。また、導か
れた信号の半波成分を除去することにより、偶数倍の高
調波を多く含んだ信号を発生させ、後段に設けられた同
調回路を所望周波数とすることにより、２逓倍を行うダ
イオード逓倍回路がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらトランジ
スタをＣ級動作させる回路では、動作点をＣ級に設定す
る関係から、ベースに与える源信号のレベルを充分に大
きなレベルとする必要がある。このためコレクタに発生
する高調波信号のレベルも極めて大きい。このことは、
受像機あるいは受信機等のように、微少信号を取り扱う
装置に使用する場合では、内部において不要信号が副射
されることを嫌うため、逓倍回路（特に同調回路を構成
するコイル）に充分なシールドを施さなければならない
という問題を生じていた。

【０００５】またダイオード逓倍回路は、ダイオードが
受動素子であるため、逓倍時の信号の減衰が大きい。そ
のため前段に増幅回路を設け、充分なレベルが確保され
た源信号をダイオード逓倍回路に与える構成、あるいは
逓倍された信号を増幅する増幅回路を後段に設けた構成
とする必要がある。そのため２逓倍を行う回路構成が複
雑になるという問題を生じていた。

【０００６】本発明は上記課題を解決するため創案され
たものであって、請求項１記載の発明の目的は、信号の
微少レベルを維持した状態において、簡単な回路構成で
もって２逓倍を行うことのできる高周波２逓倍回路を提
供することにある。

【０００７】また請求項２記載の発明の目的は、トラン
ジスタのｈｆｅがばらついたときにも、動作点を所定の
動作点に精度よく設定することのできる高周波２逓倍回
路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載の発明に係る高周波２逓倍回路は、トラン
ジスタのベースに高周波帯域の源信号が与えられ、トラ
ンジスタのコレクタには、源信号の周波数の２倍の周波
数に共振する同調回路が接続された高周波２逓倍回路に
適用しており、ベース電圧を横軸とし、コレクタ電流を
縦軸とする平面において、トランジスタのベース電圧と
トランジスタのコレクタ電流との関係を示す曲線の二次
微分係数の最大値近傍にトランジスタの動作点を設定し
た構成としている。

【０００９】また請求項２記載の発明に係る高周波２逓
倍回路は、トランジスタのベースを、このトランジスタ
のコレクタに電位を与える電源にベース抵抗を介して接
続し、トランジスタの所望動作点に対応するコレクタ電
流値を、エミッタに接続したエミッタ抵抗の抵抗値によ
って設定した構成としている。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明の作用を以下に示す。ベー
ス電圧とコレクタ電流との関係を示す曲線の一次微分係
数は、係数が一定である場合、増幅の直線性が良いこと
を意味し、且つ係数は増幅率を示す。また一次微分係数
が一定であることは、二次微分係数が０であることを意
味する。このことを逆の観点から見ると、二次微分係数
が最大となる動作点とは、最大の歪みを与える動作点で
あることを意味する。またトランジスタのコレクタ電流
は、ベース電圧が増加すると、この増加に対応して一義
的に増加する。そのため二次微分係数が最大となる動作
点は、波形が非対称となる歪みを最も多く得られる動作
点であることを意味する。つまり偶数の高調波をより多
く得られる動作点となる。またこの動作点はＡ級の動作
領域であるため、入力される信号レベルの大小に影響さ
れず、所定歪みの信号を得ることができる。

【００１１】請求項２記載の発明の作用を以下に示す。
トランジスタは、ＮＰＮ型あるいはＰＮＰ型の任意の型
で良いが、説明を簡便なものとするため、以下では、ト
ランジスタをＮＰＮ型とした場合について説明する。ト
ランジスタのベースは、ベース抵抗を介して、トランジ
スタのコレクタに電位を与える電源に接続されている。
このためトランジスタのｈｆｅが大きい側にばらつく
と、ベース電流が少なくなり、ベース電位は高くなる方
向に変位する。またｈｆｅが小さい側にばらつくと、ベ
ース電流が多くなり、ベース電位は低くなる側に変位す
る。しかしトランジスタの動作点は、コレクタ電流が微
少となる動作点であるため、コレクタ電流を設定するエ
ミッタ抵抗の抵抗値は大きい。このためエミッタの電位
は、エミッタ電流の微少変位によって大きく変位する。
そのため所望コレクタ電流に対応するベース電流が、所
望電流値より極く僅か変位しただけで、エミッタの電位
は、ベース電位のばらつきに追従するように変位する。
またこのときのベース電流の変位がコレクタ電流に与え
る影響は微少である。このためトランジスタのベース電
圧であるベース・エミッタ間電圧は、ばらつきが微少で
あるコレクタ電流に対応した電圧に設定される。つまり
ｈｆｅがばらついたときにも、トランジスタの動作点
は、所望動作点の近傍に設定されることとなる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の一実施例について図面を参
照しつつ説明する。図１は、本発明に係る高周波２逓倍
回路の一実施例の電気的接続を示す回路図である。

【００１３】本実施例は、テレビ受像機、またはビデオ
テープレコーダ、あるいはビデオテープレコーダとテレ
ビ受像機とを一体に組み込んだ装置であり、受信した映
像信号による画像と、チャンネルを示す数字あるいは文
字等の情報とを並行して画面に表示する装置の一部とな
っている。すなわち、本実施例は、大別すると、受信し
た映像信号に位相同期（一定の位相差が維持される位相
同期）した信号を源信号として出力する高周波信号源１
１と、４つのコンデンサＣ１〜Ｃ４、３つの抵抗Ｒ１〜
Ｒ３、コイルＬ、およびトランジスタＱからなり、源信
号を２逓倍する高周波２逓倍回路と、高周波２逓倍回路
によって２逓倍された信号を基準クロックとして、受信
された映像信号に並行して表示される文字等の映像信号
を生成するオンスクリーン回路１２とによって構成され
ている。

【００１４】図において、高周波信号源１１は、受信し
た映像信号から色信号を再生するクロマ回路内に設けら
れたブロックとなっており、映像信号に位相同期した信
号として、色副搬送波と、色副搬送波と位相同期の関係
にあり、その周波数が色副搬送波の周波数の２倍である
源信号とを生成する。そして生成した源信号を、コンデ
ンサＣ１を介して、トランジスタＱのベースに送出す
る。また生成した色副搬送波をクロマ回路本体に送出す
る（色副搬送波とクロマ回路本体とは図示が省略されて
いる）。

【００１５】トランジスタＱは、高周波信号源１１から
送出された源信号に対し、非対称となる歪みを与えるこ
とによって、偶数倍の高調波を生成する素子である。こ
のトランジスタＱのコレクタには、コンデンサＣ２とコ
イルＬとによって構成された同調回路１３の一方の端子
が接続されている。また同調回路１３の他方の端子は、
５Ｖの電源であるプラス電源Ｐ＋に接続されている。ま
た同調回路１３の同調周波数は、源信号の周波数の２倍
の周波数となるように設定されている。

【００１６】トランジスタＱのベースは、ベース抵抗Ｒ
１を介し、コレクタに電位を与えるプラス電源Ｐ＋に接
続されている。そしてトランジスタＱのエミッタは、ト
ランジスタＱのコレクタ電流を所定値に設定するための
エミッタ抵抗Ｒ２を介して接地されている。またトラン
ジスタＱのエミッタは、コンデンサＣ４と抵抗Ｒ３との
直列回路を介して接地されている。

【００１７】コンデンサＣ４は、源信号の周波数以上の
帯域である所定帯域においては、インピーダンスが充分
に小さくなる値が採用されている。そのため所定帯域に
おいては、エミッタは、抵抗Ｒ３を介して接地される。
この結果、トランジスタＱには、所定帯域では、抵抗Ｒ
３による電流帰還が与えられるのみとなる。また直流的
には、抵抗Ｒ２による電流帰還が与えられる。また抵抗
Ｒ３は、トランジスタＱのｈｆｅのばらつきによって生
じる増幅率のばらつきを低減するための抵抗であり、所
定帯域においてトランジスタＱに少量の電流帰還を与え
る。そのため抵抗Ｒ３の抵抗値には小さな値が採用され
ている。

【００１８】またコンデンサＣ３を介してトランジスタ
Ｑのコレクタが接続されたオンスクリーン回路１２は、
色副搬送波に位相同期し、色副搬送波の４倍の周波数の
信号を基準クロックとして動作する。そして受信した映
像信号の表示と並行して、文字あるいは記号等を表示す
るための信号を生成するブロックとなっている。なお、
生成された信号により表示される内容は、リモートコン
トロール時のチャンネルを示す数字や音量を示す記号、
あるいは帰線期間において受信された文字データにより
示される文字等となっている。

【００１９】図２は、トランジスタＱの動作点の決定方
法を示す説明図である。同図に示す曲線ａは、ベース電
圧を横軸とし、コレクタ電流を縦軸とする平面において
示されたトランジスタＱの特性を示す曲線である。また
曲線ｂは、曲線ａの一次微分係数の変化を示している。
また曲線ｃは、曲線ａの二次微分係数の変化を示してい
る。

【００２０】曲線ｂにより示される一次微分係数は、係
数が一定となる領域は増幅の直線性が良い領域であるこ
とを示し、係数の値は、該当する領域における増幅率を
示す。また一次微分係数が一定であることは、曲線ｃに
示すように、二次微分係数が０近傍の値となることを意
味する。このことを逆の観点から見ると、二次微分係数
が最大となる動作点２１（ベース電圧がＶ１、コレクタ
電流がＩ１）とは、最大の歪みを与える動作点であるこ
とを意味する。

【００２１】またトランジスタのコレクタ電流は、曲線
ａによって示すように、ベース電圧が増加すると、この
増加に対応して一義的に増加する。そのため二次微分係
数が最大となる動作点２１は、波形が非対称となる歪み
を最も多く得られる動作点となることを意味する。つま
り偶数の高調波をより多く得られる動作点となる。また
この動作点２１は、Ａ級の動作領域であるため、入力さ
れる信号レベルには下限が生じず、源信号の任意の入力
レベルにおいて、所定歪みの信号を得ることができる。

【００２２】上記した動作点２１にトランジスタＱの動
作点を設定する方法として、本実施例では、エミッタ抵
抗Ｒ２の抵抗値でもってコレクタ電流を設定する方法を
採用している。すなわち、図１に示したトランジスタＱ
の動作点２１に対応するコレクタ電流Ｉ１の値は約３０
０μＡ、プラス電源Ｐ＋の電圧は５Ｖであること、およ
び動作点２１におけるコレクタ・エミッタ間電圧が約
０．５Ｖとなることから、コレクタ電流を３００μＡと
するため、エミッタ抵抗Ｒ２の値を１５ＫΩとしてい
る。

【００２３】またトランジスタＱのベースをプラス電源
Ｐ＋に接続するベース抵抗Ｒ１の値は、エミッタ抵抗Ｒ
２により多量の電流帰還が与えられている関係から、比
較的広い範囲の値から１つの値を採用することが可能と
なっており、本実施例では、ベース抵抗Ｒ１の値を、エ
ミッタ抵抗Ｒ２の値と同じ１５ＫΩとしている。またト
ランジスタＱのｈｆｅのばらつきによって生じる増幅率
のばらつきを低減するための抵抗Ｒ３の値には、１００
Ωを採用している。

【００２４】上記構成からなる実施例の動作について、
以下に説明する。トランジスタＱのベースは、ベース抵
抗Ｒ１を介してプラス電源Ｐ＋に接続されている。この
ためトランジスタＱのｈｆｅが大きい側にばらつくと、
ベース電流が少なくなり、ベース電位は高くなる方向に
変位する。またｈｆｅが小さい側にばらつくと、ベース
電流が多くなり、ベース電位は低くなる側に変位する。
しかしトランジスタＱの動作点は、コレクタ電流が微少
となる動作点２１であるため、コレクタ電流を設定する
エミッタ抵抗Ｒ２の抵抗値は１５ＫΩと大きい。このた
めエミッタの電位は、エミッタ電流の微少変位によって
大きく変位する。

【００２５】いまトランジスタＱのエミッタの電位が、
ｈｆｅの標準値に対応する電位であるとすると、ｈｆｅ
が標準値より大きい場合には、ベース電流は、所望コレ
クタ電流の３００μＡに対応する所望電流値（３００／
ｈｆｅ）より多くなる。しかしベース電流が所望電流値
より極く僅か増加しただけで、エミッタ抵抗Ｒ２の値が
大きいため、エミッタの電位は大きく上昇する。その結
果、ベース電流の増加がエミッタ電位の上昇によって抑
制されるという帰還が生じ、エミッタの電位は、ベース
電位のばらつきに追従するように変位する。

【００２６】このためトランジスタＱのベース電圧であ
るベース・エミッタ間電圧は、ばらつきが微少であるコ
レクタ電流に対応した電圧に設定される。つまりｈｆｅ
がばらついたときにも、トランジスタの動作点は、所望
動作点２１の近傍に設定されることとなり、コレクタ電
流は３００μＡ近傍の値となる。このことは、ｈｆｅが
標準値より小さい場合も同様である。つまりトランジス
タＱのｈｆｅがばらついたときにも、トランジスタＱの
動作点は、所望動作点２１の近傍に設定されることとな
る。

【００２７】図３は、トランジスタＱのベースに与えら
る源信号波形とコレクタに現れる信号波形とを示す説明
図である。

【００２８】トランジスタＱの動作点は、上記したよう
に、動作点２１の近傍に設定されている。また高周波信
号源１１から送出される正弦波である源信号は、不要信
号の装置内部への副射を避けるため、波形ｄによって示
すように、ｐ−ｐ値が０．４〜０．５Ｖ程度の微少レベ
ルの信号となっている。そして、この微少レベルである
源信号ｄは、トランジスタＱのベース電圧とコレクタ電
流との特性を示す曲線ａによって転写され、コレクタに
現れる。そのためコレクタに現れる信号波形は、波形ｅ
として示すように、非対称に大きく歪んだ波形となり、
偶数倍の高調波を多量に含んだ信号となる。また、その
信号レベルは、ｐ−ｐ値が１Ｖ程度の微少レベルの信号
となる。

【００２９】一方、トランジスタＱのコレクタには、源
信号の２倍の周波数に共振する同調回路１３が接続され
ている。この同調回路１３は、源信号の２倍の周波数に
おいてインピーダンスが最大となる。そのため同調回路
１３によって、波形ｅにより示す信号のうちから、２倍
の高調波成分の信号レベル（電圧）のみが強調されるこ
ととなる。この結果、トランジスタＱのコレクタから
は、源信号を２逓倍した信号が出力される。そして２逓
倍された信号は、オンスクリーン回路１２に導かれ、基
本クロック信号として使用される。

【００３０】以上説明したように、本実施例におけるテ
レビ受像機、またはビデオテープレコーダ、あるいはビ
デオテープレコーダとテレビ受像機とを一体に組み込ん
だ装置は、色副搬送波に位相同期すると共に色副搬送波
の２倍の周波数の信号を源信号として出力する高周波信
号源１１を備えている。また源信号を２逓倍する高周波
２逓倍回路を備えると共に、オンスクリーン回路１２
は、高周波２逓倍回路によって２逓倍された信号を基本
クロックとして使用する。

【００３１】そのためオンスクリーン回路１２に与えら
れる信号は、画像信号の色信号に対して一定の位相差を
もって位相同期した信号となる。このことは、受信した
画像と共に文字等を表示するオンスクリーン表示におい
て不可欠である基本クロック（画像信号の色信号に位相
同期したクロック）を生成することが不要となることを
意味する。そのためオンスクリーン回路１２において
は、ＰＬＬ回路等の、位相同期を行うための回路ブロッ
クが不要となることから、オンスクリーン回路１２の構
成が簡単化されるという効果を得ている。

【００３２】また同調回路１３を構成するコイルＬに印
加される電圧は、ｐ−ｐ値が１Ｖ程度と微少であるた
め、このコイルＬから副射される信号レベルは低い。こ
の結果、副射された不要信号が画像信号経路に与える影
響は微少となり、不要信号が装置内に副射されることに
よって生じる画像の縞模様の発生等の妨害が防止される
という効果を得ている。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載の発明に係る高周波２逓倍
回路は、トランジスタのベースに高周波帯域の源信号が
与えられ、トランジスタのコレクタには、源信号の周波
数の２倍の周波数に共振する同調回路が接続された高周
波２逓倍回路に適用している。そしてベース電圧を横軸
とし、コレクタ電流を縦軸とする平面において、トラン
ジスタのベース電圧とトランジスタのコレクタ電流との
関係を示す曲線の二次微分係数の最大値近傍にトランジ
スタの動作点を設定している。そのため入力される信号
が微少レベルであるときにも、非対称に歪んだ波形がコ
レクタに現れることから、信号の微少レベルを維持した
状態において、簡単な回路構成でもって２逓倍を行うこ
とが可能となっている。

【００３４】また請求項２記載の発明に係る高周波２逓
倍回路は、トランジスタのベースを、このトランジスタ
のコレクタに電位を与える電源にベース抵抗を介して接
続し、トランジスタの所望動作点に対応するコレクタ電
流値を、エミッタに接続したエミッタ抵抗の抵抗値によ
って設定する構成としている。そのためエミッタ抵抗の
抵抗値が大きくなり、電流帰還量が多くなる。この電流
帰還量の多さは、トランジスタのｈｆｅのばらつきが動
作点に与える影響を低減するため、トランジスタのｈｆ
ｅがばらついたときにも、動作点を所定の動作点に精度
よく設定することが可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高周波２逓倍回路の一実施例の電
気的接続を示す回路図である。

【図２】本発明に係る高周波２逓倍回路の動作点の決定
方法を示す説明図である。

【図３】本発明に係る高周波２逓倍回路のベースの信号
波形とコレクタの信号波形とを示す説明図である。

【符号の説明】

１１ 高周波信号源 １２ オンスクリーン回路 １３ 同調回路 Ｑ トランジスタ Ｒ１ ベース抵抗 Ｒ２ エミッタ抵抗 ａ ベース電圧とコレクタ電流との関係を示す曲線 ｂ 一次微分係数 ｃ 二次微分係数

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランジスタのベースに高周波帯域の源
   信号が与えられ、前記トランジスタのコレクタには、前
   記源信号の周波数の２倍の周波数に共振する同調回路が
   接続された高周波２逓倍回路において、 ベース電圧を横軸とし、コレクタ電流を縦軸とする平面
   において、前記トランジスタのベース電圧と前記トラン
   ジスタのコレクタ電流との関係を示す曲線の二次微分係
   数の最大値近傍に前記トランジスタの動作点を設定した
   ことを特徴とする高周波２逓倍回路。
2. 【請求項２】 前記トランジスタのベースを、このトラ
   ンジスタのコレクタに電位を与える電源にベース抵抗を
   介して接続し、前記トランジスタの所望動作点に対応す
   るコレクタ電流値を、エミッタに接続したエミッタ抵抗
   の抵抗値によって設定したことを特徴とする請求項１記
   載の高周波２逓倍回路。