JPS5957515A - 可変リアクタンス回路 - Google Patents

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】 （イ）技術分野 本発明は、可変リアクタンス回路に関するもので、特に
コンデンサやコイル等の基本リアクタンス素子に基き負
の所定値から正の所定値迄変化する等価リアクタンスを
発生させることの出来る可変リアクタンス回路に関する
ものである。

（ロ）技術の背景 コンデンサ等の容量リアクタンス素子やコイル等の誘導
リアクタンス素子は、近年盛んなＩＣ（集積回路）化の
妨げとなるものであり、ＩＣ化の容易な回路を用いて等
価リアクタンスを発生させる試みが成されている。しか
して、小容量のコンデンサは現在でもＩＣ化がイｊなわ
れており、また等価誘導リアクタンスに関しても、ジャ
イレイタの使用等によりＩＣ化が行なわハ、ている。し
かしながら、それらはいずれも固定型のものか、あるい
は正のりアクタンス範囲で可変出来るものであり、負の
所定値から正の所定値迄の広い範囲に渡ってリアクタン
スを可変出来るものは、未だ存在しなかった、 （ハ）発明の要点 本発明は、上述の点に鑑み成されたもので、基本リアク
タンス素子に基き正の等価リアクタンスとして動作する
第１増幅回路と、基本リアクタンス素子に基き負の等価
リアクタンスとして動作する第２増幅回路と、前記第］
及び第２増幅回路の出力端に共通に接続される出力端子
とを備え、前記第１及び第２増幅回路に制御信号を印加
することにより、前記出力端子から見た等価リアクタン
スが負の所定値から正の所定値迄変化するようにしたこ
とを特徴とするものである。

に）実施例 第１図は、本発明の一実施例を示すもので、（刀は正の
等価リアクタンスとして動作する第１増幅回路、（７）
は負の等価リアクタンスとして動作する第２増幅回路、
及び（３）は前記第１及び第２増幅回路（■及び（２）
の出力端が共通に接続される出力端子である。しかして
、前記第１増幅回路（１）は、エミッタが共通接続され
た第１及び第２トランジスタ（４）及び（５）と、該第
１及び第２トランジスタ（４）及び（５）の共通エミッ
タに接続された第１可変電流源（６）と、前記第１及び
第２トランジスタ（４）及び（５）のコレクタに接続さ
れた第１ダイオード（力と第３トランジスタ（８）とか
ら成る第１電流ミラー回路（」と、前記第１トランジス
タ（４）のコレクタ・ベース間に接続された第１コンデ
ンサ（１０）と、前記７′ｇ１及び第２トランジスタ（
４）及び（５）のベース間に接続された第１抵抗帽）と
によって構成され、第２増幅回路（刀は、エミッタが共
通接続された第４及び第５トランジスタ（１２１及び（
１３）と、該第４及び第５トランジスタＯｚ及びα３）
の共通エミッタに接続された第２可変電流源（１４）と
、前記第４及び第５トランジスタ（１２）及び（１３）
のコレクタに接続された第２ダイオードα９と第６トラ
ンジスタ（１６）とから成る第２電流ミラー回路いと、
前記第４トランジスタ（１２）のコレクタと前記第５ト
ランジスタ（１３）のベースとの間に接続された第２コ
ンデンサθ樽と前記第４及び第５トランジスタａ２及び
（１３）のベース間に接続された第２抵抗Ｈとによって
構成されている。

いま、第１可変電流源（６）に流れる電流を１１　　、
第２可変電流源α滲に流れる電流を零、出力端子（３）
の電圧をｅｏ、第１コンデンサ（１０）に流れる電流を
ｉ。

とすれば、前記電圧もと電流ｉ、とは、９０度の位相差
を持つことになり、前記電圧ｅ。に対し位相が９０度ず
れた電流１１　が前記第１コンデンサ００）から第１抵
抗Ｑｌ＋に流れる。その時、第１トランジスタ（４）の
ベース電圧ｅ、は、 ｅｌ　＝　Ｒ−ｉ、　　　・・・・・・　（１）（ただ
し、Ｒは第１抵抗（４）の抵抗値）となり、また前記第
１コンデンザ（口１）に流Ｊする電流１１は、 １２＝ｅｌｇｍ　＋　ｉｌ　　　°゛＝　　（３）（た
だし、ｇｍは相互コンダクタンス）となり、第１トラン
ジスタ（４）の王しクタ電流ｉ３（＝　ｅ＋　Ｈｇｍ）
が第１コンデンザ（１０ｉに流れる電流１゜よりも十分
大の場合は、 １２＝ｅｌ・ｇｍ　　　　　　　・・・・・・　（３）
となる。尚、前記第１トランジスタ（４）のコレクタ電
流ｉ３　　の位相は、第１コンデンサ（１０）に流れる
電流ｉ、の位相に等しい。従って、前記第（１）、（２
）及び（３）式から出力端子（３）に流入する電流１２
　　は、となり、これは出力端子（３）から見た場合、
第１図の回路が、第２図に示す如く、抵抗値が工の抵ｍ 抗（２０）と、容量リアクタンス力’Ｒ−Ｃ−ｇｍのコ
ンデンサＨとから成る直列回路に等価変換されることを
示してい葛。そして、ｉ　　を小と仮定すれば、ｇｍ 第１図の回路は、等価容量リアクタンスがＲ−Ｃ・ｇｍ
のコンデンサであると見做すことが出来る。

例えば、第１抵抗（１１）の値をＩＫΩ、第１コンデン
サ００）の値を１０．Ｆ、相互コンダクタンスを　１０ とすれば、等価容量すアククンスは、２００．Ｆと大き
なものとなり、この様な大きなりアクタンスをＩＣ内に
作成することが出来る。

また、相互コンダクタンスは、次式で示される。

ｇｍ−−シＬＬ　ｘ　２　＝−Ｌ・・・・・・（５）４
ｋｉ’　　　　　　５２ （ＩＩ　　は第１可変電流源（６）に流れる電流）従っ
て、第１可変電流源（６）に流れる電流■１　　と等価
容量リアクタンスとは比例関係を呈することになり、前
記電流工、を変化させることにより、零から正の所定値
迄変化する等価容量リアクタンスを発生させることが出
来る。

次に、第１可変電流源（６）に流れる電流を零、第２可
変電流源（１４）に流れる電流を１２、第２コンデンサ
（１８）に流れる電流を１４　　とすれば、第５トラン
ジスタ０３）のベース電圧ｅ３は、 ｅ３二Ｒ−１４・・・・・・（６） （ただし、Ｒは第２抵抗０■の抵抗値）となり、第２フ
ンデンサ（１印に流れる電流１４　は、となる。また、
出力端子（３）における電流！、は、１、＝　　ｅ３・
ｇｍ＋ｉ４　　　　・・・・・・（８）（ただし、ｇｍ
は相互コンダクタンス）となり、前記第４トランジスタ
（Ｉ２）のコレクタ電流１、（＝　　ｅ、、・ｇｍ）が
第２コンデンサ側に流れる電流ｉ４　よりも十分大の場
合は、 ｉ、　＝　−ｅ３−　ｇｍ　＝−Ｒ−Ｉ４・ｇｍ　　−
（８）となる。尚、第（８）式から明らかな如く、第４
トランジスタ（１２１のコレクタ電流ｉ、の位相は、第
２コンデンサ０８）に流れる電流ｉ、の位相と逆相にな
る。従って、第（７）及び第（８）式からとなり、これ
は出力端子（３）から見た場合、第１図の回路が、抵抗
値が一±の抵抗と、容量リアクｍ タンスが−Ｒ−Ｃ−ｇｍのヨンデンサとから成る直列回
路に等価変換されることを示している。

また、相互コンダクタンスは、第（５）式と同様、−〇
　　　　　　　　　・・・・・・　ＱＯ）ｇ　ｍ　　　
ｓ　２　Ｉ２ で示されるから、第２可変電流源Ｑ４）に流れる電流■
２　　を変化させることにより、零から負の所定値迄変
化する等価容量リアクタンスを発生させることが出来る
。

従って、第１及び第２増幅回路（刀及び（力を第１図図
示の如く接続し、第１及び第２可変電流源（６）及びα
（イ）に流れる電流■、及び■、を可変すれば、出力端
子（３）から見た等価リアクタンスを、負の所定値から
正の所定値迄変化させることが出来る可変リアクタンス
回路を提供出来る。尚、第１図において、第１及び第２
可変電流源（６）及び（１４）を独立に制御する場合に
ついて説明したが、前記第１及び第２可変電流源（６）
及び（１４）を、エミッタが共通接続された一対のトラ
ンジスタで構成し、前記一対のトランジスタのベースに
差動制御信号を印加することにより、第１及び第２増幅
回路（６）及びθａを共通に制御することが可能である
。その場合は、差動制御信号に応じて正の等価リアクタ
ンスと負の等価リアクタンスが変化し、その混合等価リ
アクタンスが出力端子（３）に生じることになる。

第３図は、本発明の別の実施例を示すもので、エミッタ
が共通接続された第７及び第８トランジスタ（２渇及び
（ハ）と、出力端子（２４）と第７トランシスタ（２２
のベースとの間に接続された第３コンデンサ０５１と、
前記第７及び第８トランジスタ（社）及び（ハ）のベー
ス間に接続された第３抵抗（イ）と、前記第７及び第８
トランジスタ（２２１及び（ハ）の共通エミッタに接続
された定電流回路Ｃ２７）と、前記第７トランジスタ（
２湯のコレクタに共通エミッタが接続された第９及び第
１０トランジスタ（ハ）及び（２９）と、前記第８トラ
ンジスタ（２９のコレクタに共通エミッタが接続された
第１１及び第１２トランジスタ００）及び０１）と、第
３ダイオード０３と第１３トランジスタ（ホ））とから
成る第３電流ミラー回路（ロ）とによって構成され、前
記第９乃至第１２トランジスタ内乃至ｌ３１）のベース
に差動制御信号が印加される様に成されている。

いま、第１制御端子Ｑ”ｊ）Ｖｃ第２制御端子０６）よ
りも十分大なる正の制御電圧が印加されているとすれば
、第９及び第１２トランジスタ（２８）及び（３１）が
オン、第１０及び第１１トランジスタ（２９）及びＣ３
０）がオフとなり、第３図の回路は、第１図の第１増幅
回路（１）と同等の構成となる。その為、出力端子ｔ２
４）から見た等価リアクタンスは、第（４）式に応じた
値となる。

一方、第２制御端子（イ））に第１制御端子（３５）よ
りも十分大なる正の制御電圧が印加されているとすれば
、第９及び第１２トランジスタ（２８）及び０１）がオ
フ、第１０及び第１１トランジスタｔ２９）及びＣ３０
）がオンとなり、第３図の回路は、第１図の第２増幅回
路（２）と同等の構成となる。その為、出力端子０４）
から見た等価リアクタンスは、第（９）式に応じた値と
なる。

そして、第１及び第２制御端子（３つ及び（３６）に等
しい値の制御電圧が印加されているとすれば、正の等価
リアクタンスと負の等価リアクタンスがキャンセルされ
て出力端子（２４）から見た等価リアクタンスが零とな
り、第１及び第２制御端子（３５）及び（３６）に印加
される制御電圧が上述の各状態の中間にある場合は、第
９乃至第１２トランジスタ（２８）乃至Ｃａｌ＋の導通
に応じた正負の等価リアクタンスが出力端子（２４）に
生ずる。

第４図は、本発明の別の実施例を示すもので、共通エミ
ッタに可変電流源となる第１電流源トランジスタｔ３７
）が接続された第１４及び第１５トランジスタｃ３８）
及びｃ３句と、共通エミッタに可変電流源となる第２電
流源トランジスタ（４０１が接続された第１６及び第１
７トランジスタ（４１）及び（４２１と、出力端子（４
漕と第１４トランジスタ（３８）のべ・−スとの間に接
続された第４コンデンザ（４４）と、前記第１４及び第
１７トランジスタＧ３８）及び（４渇の共通ベースと前
記第１５及び第１６トランジスタ（３！１及び（４１）
の共通ベースとの間に接続された第４抵抗０５）と、第
４ダイオード０６）と第１８トランジスタ（４７）とか
ら成る第４電流ミラー回路（囮とによって構成され、前
記第１及び第２電流源トランジスタ（３７）及び（，１
ｉｔ）のベースに印加される制御信号に応じて、出力端
子（４３）に所定の等価リアクタンスを発生させるもの
である。

いま、第１電流源トランジスタＣ３７）のベースに所定
の制御信号を印加し、第２電流源トランジスタ（４■の
ベースに制御信号を印加しないとすれば、第１電流源ト
ランジスタＯ力に■、のコレクタ電流が流れ、第４図の
回路は、第１図の第１増幅１ｒｉｌ路（（１）と全く同
一の構成になり、出力端子（４９かも見た場合、第（４
）式に応じた正の等価リアクタンスが得られる。そして
、前記第１電流源トランジスタ（３７）のベースに印加
される制御信号の大きさに応じて、そのコレクタ電流■
１　　が変化するので、零から正の所定値迄の等価リア
クタンスを発生する可変リアクタンス回路が得られる。

また、第１電流源トランジスタ（１３カのベースに制御
信号を印加せず、第２電流源トランジスタ（４０）のベ
ースに所定の制御信号を印加したとすれば、第２電流源
トランジスタ（４（Ｉｔに１．のコレクタ電流が流れ、
第４図の回路は、第１図の第２増幅回路（２））と全く
同一の構成になり、出力端子（４：０から見た場合、第
（９）式に応じた等価リアクタンスが得られる。

そして、前記第２電流源トランジスタ（４＋ｙのベース
に印加される制御信号の大きさに応じて、そのコレクタ
電流■２　が変化するので、零から負の所定値迄の等価
リアクタンスを発生する可変リアクタンス回路が得うね
る。

尚、第１及び第２電流源トランジスタｒ、３７）及び（
４００ベースに差動制御信号を印加することも出来、そ
の場合の動作も第１図の場合と同様に考えられろ。

第５図は、本発明の別の実施例を示すもので、第１図の
第１及び第２コンデンサ（１０）及び（１８）の代わり
に、第１及び第２コイル（４９）及び６０）を接続し、
出力端一７６１）に等価誘導リアクタンスを発生せしめ
んとするものである。回路動作は、第１図の場合と同様
で、出力端子６υ尾は、第１及び第２コイル（４９）及
びｌ５０）の誘導リアクタンスＬ、　　及びＬ２　０所
定倍の正負の等価誘導リアクタンスが発生ずる。

第６図は、本発明に係る可変リアクタンス回路を、発振
回路に利用した場合の一例を示すもので、優は差動接続
された一対のトランジスタ６：３）及びｌ５０で構成さ
れた発振回路、ｌ！５５）は水晶振動子等の発振素子、
及びｌ５６）は本発明に係る第１図、第３図もしくは第
４１１に示された可変リアクタンス回路である。しかし
て、第６図の如き回路構成とすれば、発振素子（５５）
の誘導リアクタンスに、可変リアクタンス回路らに）の
等価リアクタンスが並列接続されることになり、前記可
変リアクタンス回路部）の等価リアクタンスの値に応じ
て並列共振周波数が変化する。いま、第７図に示す如く
、可変リアクタンス回路ｃ５Ｇ）が接続されていない状
態の発振素子Ｇ！５）固有の並列共振周波数をｆｌ　　
とすれば、可変リアクタンス回路ｌ５６）の等価リアク
タンスが零から正の所定値迄変化するにつれて、並列共
振周波数が矢印入方向にｆ２　迄移動し、前記リアクタ
ンスが零から負の所定値迄変化するにつれて、並列共振
周波数が矢印Ｂ方向にｆ、迄移動する。従って、例えば
第１図において、第１もしくは第２可変電流源（６）も
しくは０４）の電流■、もしくは工、を変化させれば、
実質的に発振素子個の並列共振周波数が変化し、発振回
路の発振周波数が変化する。

（ホ）効果 以上述べた如く、本発明に依れば、基本リアクタンス素
子の所定倍の正負の等価リアクタンスをＩＣ化の可能な
回路を用いて容易に作成することが出来るという大きな
特徴を有する。そして、特に制御信号に応じて、負の所
定値から正の所定個迄の広い範囲に渡って、等価リアク
タンスを可変することが出来るので、様々な用途に利用
出来る。

また、第３図の実施例は、第１図に比べ、基本リアクタ
ンス素子となるコンデンサや抵抗、電流源等を第１及び
第２増幅回路で共用する回路構成と成されているので、
ＩＣ化がより仕易いという利点を有する。第４図の実施
例は、第１図の回路の更なる簡略化を計ったもので、電
流ミラー回路、コンデンサ、抵抗等を第１及び第２増幅
回路で共用しており、ＩＣ化した場合の素子数の低減と
いう大きな利点を有する。更に、第６図に示す如く、本
発明に係る可変リアクタンス回路を発振回路に利用すれ
ば、発振周波数の安定な水晶振動子等の発振素子固有の
周波数を中心に、例えばＰＬＬ回路の位相比較器からの
信号を制御信号として用い、発振回路の発振周波数を、
上下に可変することが出来るので、フリーラン周波数の
安定な、ｖＣＯ（電圧制御発振器）が提供出来るという
利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図はその
部分等価回路図、第３図は本発明の別の実施例を示す回
路図、第４図は本発明の別の実施例を示す回路図、第５
図は本発明の別の実施Ｍを示す回路図、第６図は本発明
に係る可変リアクタンス回路を使用した発振回路を示す
回路図１、及び第７図はその説明に供する為の特性図で
ある。 主な図番の説明 （徂・・・第１増幅回路、　（ス）・・・第２増幅回路
、（３）・・・出力端子、　（４）（５）０２）（１’
（）・・・トラン・ジスク、（６）　Ｑ＜ｌ・・可変電
流源、　ＩＪＯ）（１８１・・・コンデンサ、（ＩＩ＋
（１ｑ）・・・抵抗− 出願人　三洋電機株式会社　外１名・′代理人　弁理士
　　佐　野　静　夫゛　−第１図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）正の等価リアクタンスとして動作する第１増幅回
   路と、負の等価リアクタンスとして動作する第２増幅回
   路と、前記第１及び第２増幅回路の出力端に共通に接続
   される出力端子とを備え、前記第１及び第２増幅回路に
   制御信号を印加することにより、前記出力端子から見た
   等価リアクタンスが負の所定値から正の所定値迄変化す
   るようにしたことを特徴とする可変リアクタンス回路。