JPH09246865A - 電圧制御型直交発振器 - Google Patents

電圧制御型直交発振器

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JPH09246865A
JPH09246865A JP8057101A JP5710196A JPH09246865A JP H09246865 A JPH09246865 A JP H09246865A JP 8057101 A JP8057101 A JP 8057101A JP 5710196 A JP5710196 A JP 5710196A JP H09246865 A JPH09246865 A JP H09246865A
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JP
Japan
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output
amplifier
transfer conductance
voltage
main amplifier
Prior art date
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Pending
Application number
JP8057101A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Shiojima
謙次 塩島
Tsuneo Tsukahara
恒夫 束原
Masayuki Ishikawa
正幸 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な回路構成で、直交出力信号が得られる
電圧制御型直交発振器を提供することである。 【解決手段】 正,負の出力を行うアンプA0とB0を
2段リング状に接続した電圧制御型直交発振器であっ
て、各アンプA0,B0を、メインアンプ10と伝達コ
ンダクタンス素子20で構成し、各素子の所要のものの
回路電流を変化させて発振周波数を変える構成を特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は簡単な回路構成で高周波
な直交出力信号が得られる2段リング発振器を用いた電
圧制御型直交発振器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】デジタルセルラー、PHSをはじめとす
るデジタル通信の携帯端末の開発がめざましく、小型、
軽量、低消費電力化が要求されている。この方式におい
ては、QPSK等の直交変復調方式が用いられており、
高い位相精度をもつ位相が90度異なる2つの差動信号
(90度の位相差を持つ4相信号)が変復調器のローカ
ル信号(LO)として必要とされる。従来用いられてい
る方法を図8に示す。
【0003】図8(a)において、100はローカル信
号発振器、200はFF(フリップフロップ)型の90
度移相器、300は直交変調器、I,Qは互いに90°
の位相差をもつ差動信号を示す。図8(a)はフリップ
フロップ(FF)回路を用いた例であり、LOの2倍の
周波数の信号を90度移相器200に入力し、分周動作
を行うことにより位相が90度異なる2つの差動信号
I,Qを得ている。直交変調器300では、ベースバン
ド信号と差動信号I,Qとの乗算が行われ、高周波信号
RFが出力される。しかし、この回路ではローカル信号
LOの周波数fの2倍の周波数2fの信号を発生させる
必要があり、変復調の高周波化には不利である。
【0004】図8(b)は抵抗とコンデンサのフィルタ
により90度移相器201を構成し90度の位相差を持
たせるCR型の回路である。この回路では、入力の周波
数fが変化した場合、振幅が等しくかつ、位相が90度
異なる2つの信号を得るには抵抗、またはコンデンサの
値を可変電圧源202によりバイアス電圧を変えて微調
する必要がある。
【0005】そこで、近年、図8(c)のような偶数段
構成のリング発振器101の使用が考えられている。リ
ング発振器101は移相器を必要とせず、リング発振器
101から直接90度異なる2つの差動信号I,Qが直
接取り出せる。よって、回路が簡略化され、また調整の
必要がないという利点がある。発振の高周波化を考えた
場合、リング発振器の段数が最小、即ち2段構成にする
必要がある。図9に2段リング発振器の原理を示す。
【0006】図9において、A,Bはアンプで、アンプ
Aの出力が反転せずにそのままアンプBの入力に接続さ
れ、アンプBの出力は反転してアンプAの入力に接続さ
れている。この構成により発振が起り、目的の信号を取
り出すことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】発振条件を満足するに
は、アンプA、及びアンプB内でそれぞれ位相が90度
回転し、かつ利得が1倍である必要がある。この条件で
90度位相の異なる4つの信号を取り出せる。しかし、
アンプA、及びBを構成が単純な一段のアンプ(単一極
を持っている)で構成すると、図10に示すとおり位相
が90度回転する条件では利得が0倍となり、発振が起
らない。
【0008】すなわち、図10においてαはゲイン特性
曲線、βは位相特性曲線であり、周波数f1 においては
ゲインが0dBであるが位相は90度回転していないの
で発振はしない。また、周波数f2 においては、位相は
90度回転しているがゲインが0dB以下であり、これ
もまた発振しない。すなわち、図10に示すような条件
では発振は起らない。
【0009】本発明の目的は、簡単な回路構成で直交出
力信号が得られる電圧制御型直交発振器を提供すること
にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、2段リング発
振器の各段アンプに正帰還ループを付加することにより
発振を可能にし、簡単な回路構成で高周波な直交出力信
号が得られることを実現できるようにしたものである。
【0011】
【作用】図1は、本発明の基本概念を説明するための図
である。図1において、10はメインアンプ、20は伝
達コンダクタンスgmの伝達コンダクタンス素子、40
は入力端子、50は出力端子であり、図9のアンプAま
たはBに相当するアンプA0またはB0を示している。
なお、gmは伝達コンダクタンスを示す。ここで、出力
端子50の電圧がΔVだけ上昇したとすると、すなわち
伝達コンダクタンス素子20の入力もΔVだけ上がる。
伝達コンダクタンスgmは逆相であるので、ΔVの電圧
増加はgm×ΔVの電流減少を導く。するとメインアン
プ10内の出力抵抗の電圧降下が減少する。すなわち、
出力端子50の電圧が上がる。これが正帰還である。こ
のように、メインアンプ10の出力に伝達コンダクタン
ス素子20で構成された正帰還ループを接続し、位相が
90度回転したときでも1以上のゲインを持たせてい
る。よって、図9のように2段に接続すればアンプA
0、及びB0での遅延時間が1/4周期(90度)とな
り、発振周波数が決定される。
【0012】発振周波数の可変は図2(a),(b)に
示すような2つの手法が考えられる。1つは図2(a)
のようにメインアンプ10のみ外部可変電流源VIを用
いるか、または伝達コンダクタンス素子20のみ外部可
変電流源を用いるか、または両方の回路全体のバイアス
電流を外部可変電圧源により変化させる方法である。
【0013】もう1つは図2(b)のように正帰還量の
可変インピーダンス回路30を帰還ループ内に直列に挿
入してインピーダンスの変化により発振周波数の可変を
実現する方法である。前者は帰還量が大きいため大きな
出力振幅が得られる。後者はメインアンプ10、伝達コ
ンダクタンス素子20の動作状態に変化がないので、出
力信号のDCレベルが変動しないという特徴がある。
【0014】
【実施例】
〔実施例1〕図3,図4は、本発明の第1の実施例を、
バイポーラトランジスタ対により実現した回路図と、そ
のブロック図である。図3において、Q1〜Q12はト
ランジスタ、R1〜R8は抵抗、VEは可変電圧源、n
1〜n3,n11〜n13,n21,n22はノード、
Vccは電源、loq,loqbは差動信号Qの出力端
子、loi,loibは差動信号Iの出力端子を示す。
図4において、10はメインアンプ、20は伝達コンダ
クタンス素子であり、図3と同じ部分には同じ符号を付
して対応付けしている。トランジスタ対Q1,Q2、並
びにQ5,Q6によりメインアンプ10がそれぞれ構成
され、トランジスタ対Q3,Q4、並びにQ7,Q8に
より伝達コンダクタンス素子20がそれぞれ構成されて
いる。この実施例では周波数を変化させるのに回路全体
の電流を可変電圧源VEを可変することにより行ってい
る。トランジスタQ1,Q2のコレクタ、及びトランジ
スタQ5,Q6のコレクタから位相が90度異なる、2
つの差動信号Q,Iの出力が得られる。90度性が0.
1度以下であることをシュミレーションにより確認でき
た。
【0015】〔実施例2〕図5,図6は、図3の回路の
周波数の可変を帰還ループ内に直列に挿入したエミッタ
ホロア回路に流れる電流を可変することにより行った本
発明の第2の実施例である。図5において、図3と同じ
部分には同一の符号を付してあり、qe3,qeb3,
qe4,qeb4,qe7,qeb7,qe8,qeb
8はトランジスタ、re3,re4,re7,re8は
トランジスタ、e3,e4,e7,e8はノード、bb
e3,bbe4,bbe7,bbe8はエミッタを示
す。図6は図5をブロック図で示したもので、図4と同
様のものである。トランジスタ対Q1,Q2、並びにQ
5,Q6によりメインアンプ10が構成され、トランジ
スタ対Q3,Q4、並びにQ7,Q8により伝達コンダ
クタンス素子20が構成されている。トランジスタqe
3,qe4,qe7、並びにqe8により可変インピー
ダンス回路(エミッタホロア回路)が構成されている。
この構成によれば、可変電圧源VEを加減することによ
り図2(b)で説明した原理により正帰還量が変化す
る。
【0016】図7は、実施例1,2の回路の効果を曲線
(イ),(ロ)で示したシュミレーション結果であり、
両者とも高い周波数で発振しており、外部電圧により周
波数が制御されている。なお、これらの回路は各トラン
ジスタとして電界効果トランジスタを用いても実現でき
る事は明らかである。
【0017】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、各段のア
ンプをメインアンプと伝達コンダクタンス素子で構成し
たので、簡単な回路構成で高周波な直交出力信号が得ら
れる2段リング発振器を実現できる。そして、所要の素
子の回路電流を変化させたり、正帰還量を変化させるこ
とで簡単に発振周波数を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本概念を説明するためのブロック図
である。
【図2】本発明における周波数の可変方法を示すブロッ
ク図である。
【図3】全電流の変化により周波数を可変した本発明の
一実施例を示す回路図である。
【図4】図3の実施例をブロック図で示したものであ
る。
【図5】正帰還量の変化により周波数を可変した本発明
の他の実施例を示す回路図である。
【図6】図5の実施例をブロック図で示したものであ
る。
【図7】発振周波数の制御電圧依存性を示す図である。
【図8】直交変調器の基本構成を説明するためのブロッ
ク図である。
【図9】リング発振器の原理を説明するためのブロック
図である。
【図10】リング発振器の発振不能の状態を説明するた
めの特性図である。
【符号の説明】
A0 アンプ B0 アンプ 10 メインアンプ 20 伝達コンダクタンス素子 30 可変インピーダンス回路 40 入力端子 50 出力端子 Q1〜Q12 トランジスタ R1〜R8 抵抗 Q 差動出力 I 差動出力

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正,負の出力を行うアンプを2段リング
    状に接続した電圧制御型直交発振器において、各段のア
    ンプがメインアンプと伝達コンダクタンス素子で構成さ
    れたことを特徴とする電圧制御型直交発振器。
  2. 【請求項2】 各段のアンプにおいて、前記メインアン
    プの正出力が前記伝達コンダクタンス素子の正入力に接
    続され、前記メインアンプの負出力が前記伝達コンダク
    タンス素子の負入力に接続され、さらに、前記伝達コン
    ダクタンス素子の正出力および負出力が、それぞれ前記
    各段のアンプの正出力および負出力となることを特徴と
    する請求項1記載の電圧制御型直交発振器。
  3. 【請求項3】 1段目のアンプの正出力および負出力
    を、それぞれ2段目のアンプの正入力および負入力に接
    続し、また、2段目のアンプの正出力および負出力を、
    それぞれ1段目のアンプの負入力および正入力に接続し
    たことを特徴とする請求項2記載の電圧制御型直交発振
    器。
  4. 【請求項4】 メインアンプと伝達コンダクタンス素子
    の、どちらか一方、または双方向の回路電流を変化させ
    ることにより、発振周波数を変化させることを特徴とす
    る請求項3記載の電圧制御型直交発振器。
  5. 【請求項5】 伝達コンダクタンス素子の入力の直前に
    可変インピーダンス回路を接続し、該インピーダンスの
    値を変えることにより、発振周波数を変化させることを
    特徴とする請求項3記載の電圧制御型直交発振器。
  6. 【請求項6】 可変インピーダンス回路は、エミッタホ
    ロア、またはソースホロア回路で構成し、これらの回路
    電流を変化させることにより、該インピーダンスの値を
    変えることを特徴とする請求項5記載の電圧制御型直交
    発振器。
JP8057101A 1996-03-14 1996-03-14 電圧制御型直交発振器 Pending JPH09246865A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003030350A1 (fr) * 2001-09-27 2003-04-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Oscillateur, circuit d'emission et appareil de radio
WO2004021570A1 (ja) * 2002-08-30 2004-03-11 Nagoya Industrial Science Research Institute 電圧制御発振器および直交変調器
US6768389B2 (en) 2002-09-23 2004-07-27 Ericsson Inc. Integrated, digitally-controlled crystal oscillator
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CN108768389A (zh) * 2018-04-26 2018-11-06 清华大学 一种用于锁相环中的多频带两级环形压控振荡器

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