JPS5869125A - 水晶発振器を用いた可変周波数発振器 - Google Patents

水晶発振器を用いた可変周波数発振器

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JPS5869125A
JPS5869125A JP56167618A JP16761881A JPS5869125A JP S5869125 A JPS5869125 A JP S5869125A JP 56167618 A JP56167618 A JP 56167618A JP 16761881 A JP16761881 A JP 16761881A JP S5869125 A JPS5869125 A JP S5869125A
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JP56167618A
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Kazuo Kuroki
一男 黒木
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/00006Changing the frequency
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K21/00Details of pulse counters or frequency dividers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は水晶発振器を用いた高精度、高安定な可変周
波数発振器に関するものである。
インバータを商用電源と同期運転する場合まだは複数台
のインバータを並列運転する場合、お互いの出力周波数
および出力電圧位相を合わせるため、位相差を検出して
その位相差が零となるようにインバータの出力周波数を
数パーセント程度制御する必要がある。このため、この
種インバータに使用する発振器は周波数可変機能を備え
ている必要がある。まだ、商用電源が停電した場合など
は単独運転となるため、この発振器の周波数精度により
装置の出力周波数精度が決定される。
一般に、定電圧定周波数インバータの場合、出力周波数
精度に対する要求は厳しく、温度変化、経年変化などを
含めた変動は0.1%以下に抑える必要がある。このた
め発振器は周波数制御量が零または一定値の場合その周
波数精度がこの値を決定するものでなくてはならない。
まだ、定電圧定周波数インバータは無停電電源システム
内に使用されることが多く、高い信頼性および安定性が
要求され、部品点数が少なく、かつ調整要素の少ないこ
とが条件となる。
従来、この種の水晶発振器を用いた安定度の高い可変周
波数発振器として第1図に示す回路構成のものが知られ
ている。この第1図の回路において、水晶発振器lの周
波数Fcoの出力は周波数−電圧変換器2によシミ圧V
coに変換された後加算器8に入力され、この加算器8
には制御電圧Vcも入力され、入力量Vco と制御電
圧Vcの和が出力周波数を決定するだめの設定量となる
。一方加算器3の出力はP工調節器4を介して電圧−周
波数変換器5に接続され、周波数N X Foのパルス
信号に変換される。この信号は、分周器7によりl/N
の周波数に変換されて周波数FOの出力信号となる一方
、周波数−電圧変換器6により電圧VN X FOに変
換されて加算器8に帰還される。このような構成におい
て、加算器8の出力はVc 十VCOとVN x F、
の差となる。これをPI調節器により零となるように制
御すれば、電圧−周波数変換器5の出力周波数N x 
F’oは、周波数−電圧変換器5と6の利得および直線
性が同じであれば、Fco+(制御電圧■cで決まる周
波数FC)となる。
この方式の場合、出力周波数Foの精度は周波数−電圧
変換器2と6の精度で決定される。このため周波数−電
圧変換器2および6は利得および直線性が同じでかつ高
精度、高安定にする必要がある。しかしながら、一般に
、周波数−電圧変換器は哲抗、コンデンサ、ダイ、オー
ド、差動増幅器などを用いて構成するため、これらの特
性を満足するものとするには、回路構成が非常に複雑と
なることは勿論、多数の調整部を必要とし、信頼性、安
定性の問題の他、装置の大きさ、費用の点でも大きな障
害となる。
まだ、電圧−周波数変換器5の出力周波数N×Foは、
分周器により低い周波数に分周して使用されるだめ、デ
ィジタル制御を行なう場合等は数メガヘルツにも及ぶ高
い周波数のものが必要となり、非常に高価なものとなる
この発明の目的は、上述の欠点を除去して、高精度、高
安定で信頼度の高い可変周波数発振器を小型、低費用で
提供することにある。
この発明では、制御電圧を入力される電圧−周波数変換
器の出力周波数Fvを水晶発振器の出力周波数F’co
に比べて充分に低く選んでおき、水晶発振器の出力パル
スを交互のものに分割することにより周波数FcO4の
2つのパルス列を得、電圧−周波数変換器の出力パルス
に応答して2つのパルス列のうちの一方のパルス列から
単位時間あたりFv個のパルスを取り出し、この取り出
されたパルスを他方のパルス列に合成することにより単
位時間あたり(FcO/2+ Fv )個のパルスを発
生し、これを分周することにより出力信号を得るように
している。出力信号の周波数を変えることはFvを変え
ることにより単位時間あたり合成される回数を変えるこ
とによって行なわれる。合成されるパルスは、上記した
ようにして水晶発振器の出力パルスを分割した2つのパ
ルス列のうちの一方から取り出されるものであるから、
他方のパルス列のパルスと重なり合うことはない。
以下実施例についてこの発明を説明する。
第2図はこの発明の実施例を示す。
第2図において、水晶発振器11の出力は論理回路18
および14に入力され、また、制御電圧Vcを入力され
る電圧−周波数変換器12の出力は論理回路14に入力
される。論理回路13の一方の出力と論理回路14の出
力はANDゲート15に、ANDゲート15の出力と論
理回路18の他方の出力はORゲート16に入力され、
O,Rゲー)16の出力Gは分周器17を介して出力さ
れる。
論理回路18は、J−にフリップフロップ81、NAN
Dゲート82および38で構成されており、水晶発振器
11の出力を周波数FCO/2の2つのパルス列に振り
分ける機能をもつ。また、論理回路14は、J−にフリ
ップフロップ41および42とANDゲート48で構成
されており、電圧−周波数変換器12の出力と水晶発振
器1の出力とに応じて合成指令パルスを生ぜしめる機能
をもつ。
論理回路13を水晶発振器出力パルスを交互のものに分
割して2つのパルス列を生せしめる第1の回路装置と称
することにすれば、論理回路14とANDゲート15は
変換器12の出力に応答して一方のパルス列から単位時
間あたpFv個のパルスを取り出す第2の回路装置と称
することができる。
このような構成において、水晶発振器11の出力周波数
をFcoz電圧−周波数変換器12の中心周波数(制御
電圧■cを士△VCだけ変化させ出力周波数Foを必要
とされる可変周波数士△Foだけ変化させるとした場合
、制御電圧Vcで決まる周波数)をFvとし、FvをF
coに比べて充分小さく選ぶと、第2図中(A) −(
G)で示した線路上に現われるパルス波形はそれぞれ第
3図(4)−(G)のようになる。水晶発振器11の出
力パルスAは論理回路18において2つのパルス列Bお
よびCに振り分けられ、一方のパルス列BはANDゲー
ト15に、他方のパルス列CはORゲート16に入力さ
れる。
一方、電圧−周波数変換器12の出力信号りはJ−にフ
リップフロップ41により信号Aの立上り時点に同期し
た信号の反転信号4Aに整形され、さらにJ−にフリッ
プフロップ42によ多信号4Aの立上シ時点を信号Aの
1サイクル分だけ遅延させ、この信号の反転信号4Bを
つくり、ANDゲート43を通して信号Eとなる。ここ
で得られた信号BとEはANDゲート15に入力され、
出力として信号Fが得られる。さらに、この信号Fと信
号CはORゲート16に入力され、結果として、信号G
が得られる。この信号Gは分周器17によりl/Nに分
周され最終出力信号となる。
第2図に示した回路構成の場合、各々の周波数の関係は
Fo−1/N(η門+Fv)  となり、出力周波数を
変、えることは電圧−周波数変換器12の出力周波数F
vを変えることにより7;秒単位で行なわれるが、定電
圧定周波数インバータの場合、一般に、出力周波数FO
(50H2まだは60Hz)に対して信号Gの周波数(
F eo + Fv>は充分に大きく、かつFco >
> Fv >> Foの条件で各々の周波数を選択でき
るため、出力周波数は滑らかに変えることができる。
また、出力周波数の精度は、水晶発振器の精度が誤差を
無視できるようなものであるとすれば、FV =(電圧−周波数変換器12の精度)×Fco+2Fv
となる。
例えば、出力周波数Fo = 50Hz 、可変範囲±
2%、N=28X96とした場合、電圧−周波数変換器
の周波数可変範囲は±24.6KHzより犬であればよ
いので、仮に水晶発振器11の周波数F’coを2.8
MHzに選ぶと、電圧−周波数変換器の中心周波数Fv
は78.8 K Hzとなり、出力周波数の精度は(電
圧−周波数変換器の精度)xO,064となる。
ここで説明した分周器17には実際の回路ではカウンタ
、J−にフリップフロップなどが使用されるため、信号
Gは直接制御回路内のクロック信号として使用される。
この発明によれば、水晶発振器の出力周波数Fcoに対
して電圧−周波数変換器の出力周波数Fvを充分小さく
選び、簡単なディジタル回路により(”’ + Fv 
)の周波数のパルス列をつくり、これを分周することに
より可変の出力周波数を得るようにしているので、次に
述べるような利点が得られる。
(11高精度の電圧−周波数変換器を使用することなく
出力周波数を容易に高精度化できる。
(2)高い周波数のディジタル回路に使用される場合で
も、低い周波数の電圧−周波数変換器を使用できるため
、低価格となる。
(3)出力周波数の誤差が17 (−2Fv  >の値
N   Fco + 2 Fv に従って決まるため、電圧−周波数変換器に中心周波数
の調整機能をもたせるだけで、水晶発振器の周波数誤差
を容易に吸収でき、水晶発振器として低価格のものを使
用できる。
(4)出力周波数を調整するのに電圧−周波数変換器の
中心周波数を調整するだけで済み、高安定である。
(5)電圧−周波数変換器以外は全てディジタル回路で
あり、温度変化、経年変化などの影響を受けず高安定で
ある。
(6)部品点数が少ないため、小形、低費用、高信頼度
である。
この発明は上記した定電圧定周波数インバータの他、可
変周波数インバータなどの制御回路用の発振器としても
使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来知られている水晶発振器を用いた可変周波
数発振器を示す図、第2図はこの発明の一実施例を示す
図、第8図は第2図の実施例の動作波形図である。 ll:水晶発振器 12:電圧−周波数変換器 18:論理回路 萱1J 14:論理回路 15:ANDゲート 16 :○Rゲゲー 17二分周器 特許出願人 富士電機製造株式会社 #/図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. l)出力周波数F’coを有する水晶発振器の出力パル
    スを交互のものに分割することにより周波数Fco/2
    の2つのパルス列を生ぜしめる第1の回路装置と、可変
    の制御電圧に応答して水晶発振器出力周波数F”coよ
    りも充分に低い周波数Fvのパルスを生ぜしめる電圧−
    周波数変換器と、この変換器の゛出力パルスに応答して
    前記2つのパルス列のうちの一方のパルス列から単位時
    間あたp Fv個のノ(ルスを取り出す第2の回路装置
    と、この第2の回路装置により取り出されたパルスを他
    方のパルス列に合成する合成装置と、この合成装置の出
    力パルスを分周する装置とを具備する水晶発振器を用い
    た可変周波数発振器。
JP56167618A 1981-10-20 1981-10-20 水晶発振器を用いた可変周波数発振器 Granted JPS5869125A (ja)

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