JPS6012815B2 - 位相制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は位相制御回路とこれを利用した発振回路に関し
、主としてカラーテレビジョン受信機に用いられる位相
制御回路と発振回路を対象とする。

カラーテレビジョン受信機において色調整を行なう場合
、３．斑ＭＨＺ色副搬送波発振器の発振出力の位相を変
化させることにより、色調整が可能となる。

この色調整を行なう回路として位相制御回路が必要とな
る。従来、位相制御回路としては、第１１図に示すよう
に、抵抗Ｒ，３とコンデンサＣ３によるＡＣ（交流）タ
イプのものが知られている。この回路は、抵抗又，３又
はコンヂンサＣ３を可タ変とすることにより位相を変化
させるものであるが、調整用のコンデンサＣ３又は抵抗
Ｒ，３を受信機の操作盤に設けることが必要であり、比
較的長い信号線を要するため、雑音等の影響を受け易い
という欠点がある。一方、ＤＣ（直流）タイプとして知
られている第１２図に示すような回路は、土４５０それ
ぞれ位相が異なる二信号をそれぞれ差動トランジスタＱ
，５，Ｑ，６に印加しさらに差動トランジスタＱ，７，
Ｑ，８及びＱ，９，Ｑ初で構成されるゲインコントロー
ル回路によりベクトル加算して位相を制御するもので、
位相コントロール線Ｖｃと位相制御される信号線とが分
離しているため、雑音の影響を受けないという利点を有
する。

しかし、この回路をモノリシツク半導体集積回路に構成
する場合、±４５ｏそれぞれ位相が互いに異なる二信号
を印加するための外付ピンＰ６，Ｐ７と、位相制御のた
せの入力電圧Ｖｃを印加する外付ピンＰ８及び出力信号
ＯＵＴを得るための外付ピンＰ９との少なくとも４ピン
の外付端子を必要とする。

また、受信クロマ信号中に含まれるカラーバースト信号
に同期した色副搬送波信号を形成するための３．５剥け
ＨＺ色副搬送波発振回路は、上記カラーバースト信号と
自励発振周波数との位相を比較してその修正を行なうも
のである。

この発振回路は電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）であり、
制御電圧を位相信号に変換する回路として上記位相制御
回路が用いられるものであったが、モノリシツク半導体
集積回路に構成した際上記同様に外付ピンが多くなる点
の他に外付部品が増大するという欠点を有する。本発明
は上記問題点を解決するためなされたもので、その目的
とするところは、モノリシツク半導体集積回路に構成し
た際外付ピン数の減少を図った位相制御回路及び発振回
路を提供することにある。

本発明の他の目的は、外付部品点数の削減を図った発振
回路を提供することにある。上記目的を達成するための
本発明の基本的構成は、少なくとも、同一周波数信号を
出力する電圧信号源と電流信号源、第１と第２のインピ
ーダンス手段、及び出力量制御手段を具備し、上記電圧
信号源の出力端子Ｐ．と上記出力量制御手段により４制
御される電流信号源の出力を得る出力端子Ｐ２との間に
第１のインピーダンス手段を接続し、上記出力端子Ｐ２
と交流的接地点との間に第２のインピーダンス手段を接
続し、上記出力端子Ｐ２より位相制御出力を得るように
してなることを特徴とするものである。

本発明の他の構成は、上記基本的回路構成において、出
力量制御手段を基準となる周波数との位相差に応じた信
号で制御するものとするとともに、出力端子Ｐ２と増幅
回路の入力との間に水晶振動子を設け、この増幅回路の
出力で上記電流信号源及び電圧信号を駆動するようにし
てなることを特徴とするものである。

以下、実施例にそって図面を参照し、本発明を具体的に
説明する。

第１図は本発明に係る位相制御回路の基本的一実施例を
示す回路図である。

同図において、１は電圧信号源であり、例えばトランジ
スタＱ，と抵抗Ｒ，で構成されるヱミッタフオロワ回路
で形成する。

このェミッタフオロワ回路は低出力インピーダンスを有
するものであり電圧信号源と等価である。また、２は電
流信号源であり、例えばトランジスタＱ２、ェミッタ抵
抗Ｒ２で構成されたェミッタ接地型増幅回路で形成する
。このェミッタ接地回路は高出力インピーダンスを有す
るものであり電流信号源と等価である。また、３は出力
量制御手段であり、差動トランジスタＱ３，Ｑ４により
上記トランジスタＱ２のコレクタ信号を分割してその一
方を出力端子Ｐ２に導くことによって出力量を制御する
。

上記ェミッタフオロワ回路の出力端子Ｐ，と上記出力端
子Ｐ２との間にはインピーダンス手段乙を接続し、電源
端子Ｖｑ（交流的接地点）と上記出力端子Ｐ２との間に
はインピーダンス手段Ｚを援続して電流信号源の出力と
電圧信号源の出力とをベクトル加算を行なう回路を形成
する。これらインピーダンス乙，Ｚ２は互いに譲導性又
は容量性成分を異ならせるものとする。すなわち、イン
ピーダンスＺ，とＺとの組合せは、次の表のように６通
りのいずれかに決定される。上記構成の回路において、
周波数信号をトランジスタＱ，，Ｑ２のベースに共通に
印加し、この基準周波数信号ＩＮに対して、出力量制御
回路３の制御電圧Ｖｃを変化させることにより位相が変
化させられた信号ＯＵＴを上記出力端子Ｐ２より得る。

この回路の動作説明をするにあたり、第１図の回路にお
いて、電圧信号源１から見た等価回路は電流信号源２の
出力インピーダンスが大きいことより第２図に示すよう
に電圧信号源１に対してインピーダンスＺ，Ｚ２が直列
接続されたものとなる。

また、電流信号源２から見た等価回路は電圧信号源１の
インピーダンスが小さいことより第３図ａに示すように
電流信号源２に対してインピーダンスＺ，Ｚが並列接続
されたものとなる。この等価回路は、等価電源の定理よ
り電流源を電圧源に変換すると第３図ｂに示すように変
形できる。上記第２図の等価回路の出力Ｖ２と、第３図
ｂの等価回路の出力Ｖ２′をそれぞれ求め、重ねの定理
によりベクトル合成することによって出力信号が求めら
れることが理解されよう。今、インピーダンスＺを抵抗
ＲａとコンデンサＣの直列回路とし、インピーダンスＺ
を抵抗Ｒｂとした場合について、上記出力Ｖ２，Ｖ２′
を求めると次のようになる。

Ｖ・＝１（Ｒａ＋Ｒ「ｉ才） 【，， Ｖ２ニ蛇ｂ ■
【１１式より１を求める。

ＩＥ Ｖ，１１ Ｒ８十 Ｒｂ．一 Ｊの−−Ｃ 糊式を■式に代入してＶ２を求める。

６白ｔａｎ・１ のＣ （５） Ｒａ＋Ｒｂ ■式及び■式より出力Ｖ２はＶ，に対して８だけ位相が
進んだものとなる。

一方出力Ｖ２′は次のようにして求められる。

Ｖ・′；１′（Ｒａ十Ｒｂ−ｉ点） ‘６）ｖ２′
＝１′（Ｒａ−ｉ才） 【７）‘６｝式より１′を
求める。

■式をの式に代入してＶ２′を求める。

８′ニ肌」＝＆ のＣ ／〔（（Ｒａ＋Ｒｂ）Ｒａ＋中学〕 ＱＱ【９１式お
よび（１の式より出力Ｖ２′はＶ，′に対してもａ′だ
け位相が遅れたものとなる。

これをベクトル図で示すと第４図に示すようになる。

ここで、Ｖ，とＶ，′とが逆相であるのは、電流信号源
を形成するェミッタ接地増幅回路は入力と出力が逆相と
なり、電圧信号源を形成するヱミツタフオロワ回路は入
力と出力が同相となるからである。上述した重ねの定理
より、出力ＯＵＴは同図に示すように信号Ｖ２，Ｖ２′
をベクトル加算したものとなる。

ここで、電流信号源２の出力Ｖ，′は、出力量制御手段
によりそのレベルを変化させることができ、これを従っ
て上記信号Ｖ２′も変化する。この変化に応じて出力Ｏ
ＵＴの位相が同図に示すように△８方向に変化するもの
となり、位相制御を行なうことができる。第５図に示し
たベクトル図は、インピーダンス乙の上記コンデンサＣ
に替え、コイルを用いた場合の一例を示すものであり、
このときは信号Ｖ２は８だけ遅れ「Ｖ２′は８′だけ進
むものとなり、信号Ｖ２′のレベル減少に伴なつて出力
ＯＵＴの位相は△８の方向、言い換えれば第４図の場合
と逆に位相が進む方向に変化する。

さらに、第６図のベクトル図は、電流信号源と電圧信号
源との位相を同相とした場合の一例を示すものであり、
インピーダンスＺ，Ｚ２の構成は前記説明したコンデン
サを用いたときのものを示す。

この場合も第５図と同様電流信号源出力のレベル減少に
伴なつて、出力ＯＵＴの位相を進ませることができる。
第７図は、本発明に係る位相制御回路をカラーテレビジ
ョン受信機における色調整回路（ＴＩＮＴ回路）に適用
した場合の具体的一実施例を示す回路図である。

同図において、一点鎖線９で囲まれた部分はモノリシツ
ク半導体集積回路に構成される部分で、外付ピンＰ，〜
Ｐ５を介して外部回路及び電源供給がなされる。

破線で囲まれた部分１〜８は色調整回路の主要部を示す
ものであり、前記基本的回路と対応させて数字１〜５は
対応している。

７はバイアス回路であり、直列接続された抵抗Ｒ４，Ｒ
５及びダイオード（又はダイオード接続したトランジス
タ、以下同じ）Ｑ８，Ｑ９により、レベルコントロール
回路３の蓋勤トランジスタＱ，Ｑ４のバイアス、定電流
トランジスタＱ５，Ｑ，Ｑ．４を駆動する定電圧を形成
する。

上記差動トランジスタＱ，Ｑ４へのバイアス電圧は、ト
ランジスタＱ？、抵抗Ｒ６により構成されるェミッタフ
オロワ回路を介して出力される。１はェミッタフオロワ
回路であり、電圧信号源として作用する。

ェミッタ側に設けられる負荷は上記定電圧で駆動される
定電流トランジスタＱ５そのェミッタ抵抗Ｒ，で構成さ
れる。また、トランジスタＱ，のベースには後述する増
幅回路８を介した３．斑ＭＨＺ発振出力が印加され、ェ
ミツタ出力を抵抗Ｒ？を介して外付ピンＰ，に導出する
。上記ェミッタフオロワ回路のェミッタ負荷として定電
流回路を用いたのは上記３．捌ＭＨＺの信号がアースラ
インに流れ込むのを防止するためのものである。２はェ
ミッタ接地増幅回路であり、電流信号源として作用する
。

この増幅トランジスタＱ２のェミッタ抵抗Ｒ２，Ｒ３の
接続点に接続されたトランジスタＱは、定電圧バイアス
されているため上記トランジスタＱ２と差動的に動作す
るものとなり、上記増幅トランジスタＱ２のベースに印
加された３．５削ＭＨＺの信号がアースラインに流れ込
むのを防止する作用をなす。上記トランジスタＱ２のコ
レクタ信号は、レベルコントロール回路３として作用す
る差動回路を介して外付ピンＰ２に導出される。

また、上記差動トランジスタＱ，Ｑ４の一方のトランジ
スタＱ４のベースは外付ピンＰ３に導かれ、この外付ピ
ンＰ３には調整抵抗Ｒ，２で構成される調整部６で形成
された電圧信号が印加される。この電圧信号とバイアス
電圧との相対的電圧差に応じて差動トランジスタＱ３，
Ｑ４の導適度が変化することにより、電流信号源の出力
レベルコントロールがなされる。８は増幅回路であり、
３．脚ＭＨＺ発振出力を上記電圧源１，電流原２のトラ
ンジスタＱ，，Ｑ２に供給する。

この増幅回路は増幅トランジスタＱ，。とそのェミツタ
負荷で構成されるェミツタフオロワ回路であり、ダイオ
ードＱ，．〜Ｑ，３はしベルシフトのためにあり、トラ
ンジスタＱ，４、抵抗Ｒ，。がェミッタ負荷を構成する
。上記負荷を定電流回路としたのは、前記同様に３．斑
ＭＨＺの信号がアースラインに流れ込むのを防止するた
めである。４′は、外付コンデンサＣ，であり、モノリ
シック半導体集積回路９に内蔵された抵抗Ｒ７とともに
、前記基本回路におけるインピーダンスＺ，に相当する
インピーダンス手段である。

５は、外付コイルＬであり、前記基本回路におけるイン
ピーダンスＺに相当するインピーダンス手段である。

なお、上記コイルＬの交流的接地端子側に設けられた抵
抗Ｒ，．とコンデンサＣ２は、電源電圧Ｖｃｃのリツプ
ル除去フィル夕１１を構成するものであり、例えばそれ
ぞれの値をＲ，．＝１８００，Ｃ２：０．０１５一Ｆと
し、３．５８ＭＨＺの色副搬送波信号に対しては接地端
子とみることができる。この実施例においては、出力Ｏ
ＵＴの位相を第９図に示すように、９００の範囲（ＴＩ
ＮＴセンターを基準として士４５ｏの範囲）で調整でき
るようにするため、電圧信号源１のみによる出力ピンＰ
２における信号Ｖ２を４５ｏ進め、一方電流信号源２の
みによる出力ピンＰ２における信号Ｖ２′を同相とする
とともに、そのレベルを（Ｖ２′＝ノ夏Ｖ２）に設定す
る。

上記の位相関係を実現するための条件は、次のようにし
て求められる。

電圧信号源１から見た合成インピーダンスＺｏは次式（
１１）で求められる。

乙！りＺ２：Ｒ７十ｉ仇‐才） （１１）この回路は直
列回路であるので、上記合成インピーダンスＺの実数部
（Ｒ７）と虚数部（のＬ−亨）を等しくすることはり・
肋ピ岬こおける信号の位相を４５０進めることができる
。

すなわち、各素子の定数を次式（１２）を満足するよう
に設定することにより、直列回路における電流の位相は
４５ｏ遅れることとなる。１ （１２ Ｒ７ニのＬ−ーー− のＣＩ そして、この電流がコイルＬに流れることにより生ずる
電圧降下が出力ピンＰ２に得られる電圧信号Ｖ２となる
。

この電圧信号Ｖ２は、上記４５０遅れた電流に対して９
００進むものであるため、電圧信号源電圧出力に対して
４ず進めることができる。次に、電流信号源２からみた
合成インピーダンスＺ′は、次式（１３）で求められる
。乙＝穿き ここで、同相出力を得るためには、式（１３）の虚数部
を０とすればよい。

すなわち、次式（１４）に示す第２の条件が得られる。
肌琴＝き仇‐才） （ぬ この式（１４）は、上記第１の条件（１２）により、次
式（１５）に示すように変形できる。

■ＬＲ７＝毒 （１９以上のことより、３．
斑ＭＨｚの色副搬送波信号に対して、上記式（１２）及
び（１５）の両者を満足するべく抵抗虫７、コンデンサ
Ｃ，及びコイルＬの定数を定めればよい。

例えば、抵抗Ｒ７＝１．弧○、コイルＬ＝６８ｒＨコン
デンサＣ，＝３３ｐＦとすることにより、上記条件をほ
ぼ満足でき、実用上問題のない色調整範囲を得ることが
できる。また、上記両信号源１，２による出力ピンＰ２
におけるレベル比（Ｖ２′＝ノ２Ｖ２）を得るには、こ
れらの信号源を構成する増幅利得を調整することにより
、可能である。

例えば、電流信号源２を構成するェミッタ抵抗Ｒ２の値
を適当に選ぶことにより、レベルコントロール回路３の
減衰量が０のときの出力を上述のように電圧信号源１に
よる出力レベルＶ２に対して電流信号源２による出力レ
ベルＶ２′をノ２倍と設定することができる。したがっ
て、レベルコントロール回路３により、その減衰量を０
として、上記電流信号源出力Ｖ２′をそのまま出力ピン
Ｐ２に供給すると、第９図に示すように、ＴＩＮＴセン
ターに対して４５０進んだ出力ＯＵＴが得られ、上記し
ベルコントロール出力をＶ２′／２とすると出力ＯＵＴ
はＴＩＮＴセンターと一致する。このようにレベルコン
トロール回路３により、電流信号源出力をＶ２′〜０に
変化させることにより、ＴＩＮＴセンターを基準として
十４５ｏ〜一４５ｏの範囲で連続的に出力ＯＵＴの位相
を変化させることができる。以上説明した本実施例回路
によれば、従来のＤＣ型位相制御回路に比して、外付ピ
ンを３ピンで構成でき、その削減が図られる。

また、±４５０の信号を形成する必要がないから回路が
極めて簡単となる。上述したように本発明に係る位相制
御回路は、電圧信号により位相が異なるものである。

このことを利用して電圧制御型発振回路を構成できる。
すなわち、水晶振動子における位相と周波数の関係は第
１０図に示す特性が得られる。この特性図は水晶振動子
の両電極に印加する信号の位相差が発振周波数を変化さ
せることを示すものであり、位相差がないときは固有の
発振周波数ｆｏで発振し、例えば位相が十４５０進むと
、このときの発振周波数はｆ。的となるのである。水晶
振動子の等価回路は、並列共振回路を構成するものであ
り、並列共振回路における位相と周波数との関係は、電
子回路ハンドブック編集委員会線「電子回路ハンドブッ
夕一丸善（昭和４２王８月２０日）のＰ８６３に記載さ
れている。

なお、この位相特性図は、機軸を共振周波数に対する比
をもって示しているが、第１０図に示すように、周波数
としても同様であることはいうまでもないであろう。

したがって、第８図に示すように、電圧信号源１、電流
信号源２、出力量制御手段３、インピーダンス手段４，
５及び電圧増幅率が１より大きな増幅回路８を使用して
位相制御回路を構成し、この位相制御回路の出力端子と
増幅回路８の入力端子との間に水晶振動子１０を接続す
ることにより、発振出力の位相が制御可能な発振回路を
構成することができる。

すなわち、増幅回路８の電圧増幅率を１より十分大きな
値に設定することにり、増幅回路８、電圧信号源１、電
流信号源２、出力量制御手段３、インピーダンス手段４
，５、水晶振動子１０からなる閉ループの利得が１以上
となり発振回路を構成できるだけでなく、出力量制御手
段３に印加する制御電圧△Ｖを変化させることにより発
振出力の位相を制御することが可能となる。

本発明は前記実施例に限定されず、回路構成は種々変形
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例を示す基本的回路図、第２図、第
３図ａ，ｂはその等価回路、第４図〜第６図はベクトル
図、第７図は位相制御回路の具体的回路図、第８図は本
発明による位相制御回路を発振回路内部の位相制御部に
適用した応用例を示すブロック図、第９図は第７図の回
路のベクトル図、第１０図は発振回路の動作説明のため
の周波数一位相特性数、第１１図、第１２図は従釆技術
の一例を示す回路図である。 １・・・・・・電圧信号源、２・・・・・・電流信号源
、３…・・・出力量制御手段、４，５……インピーダン
ス手段、６・・・・・・調整部、７・・・・・・バイア
ス回路、８・・・・・・増幅回路、９・・・・・・半導
体集積回路、１０・・・・・・水晶振動子、１１・・・
・・・リップル除去フィル夕。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも、同一周波数信号を出力する電圧信号源
   と電流信号源、第１と第２のインピーダンス手段、及び
   出力量制御手段を具備し、上記電流信号源がエミツタ接
   地型トランジスタ増幅回路で構成され、上記電圧信号源
   がエミツタフオロワトランジスタ増幅回路で構成され、
   上記出力量制御手段が上記電流信号源の出力をトランジ
   スタ差動回路によって分割してその一方の信号を用いる
   ように構成され、上記電圧信号源の出力端子Ｐ＿１と上
   記出力量制御手段の出力端子Ｐ＿２との間に上記第１の
   インピーダンス手段を接続し、上記出力端子Ｐ＿２と交
   流的接地点との間に上記第２のインピーダンス手段を接
   続し、上記出力端子Ｐ＿２より位相制御出力を得るよう
   にしてなることを特徴とする位相制御回路。 ２ 上記電流信号源のエミツタ接地増幅トランジスタの
   ベースと上記電圧信号源のエミツタフオロワ増幅トラン
   ジスタのベースとに共通の周波数信号を印加してなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位相制御回
   路。 ３ 上記第１のインピーダンス手段は容量性又は誘導性
   インピーダンスを含み、上記第２のインピーダンス手段
   は抵抗成分を含むことを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の位相制御回路。 ４ 上記第１のインピーダンス手段は抵抗とコンデンサ
   の直列回路よりなり、上記第２のインピーダンス手段は
   コイルとし、上記第１、第２のインピーダンス手段の直
   列回路による合成インピーダンス手段は実数部と虚数部
   が等しく、上記第１、第２のインピーダンス手段の並列
   回路による合成インピーダンスは実質的に実数部のみか
   らなるように上記第１、第２のインピーダンス手段を構
   成する素子定数を設定するとともに、上記出力端子Ｐ＿
   ２における上記電流信号源による出力レベルを上記電圧
   信号源による出力レベルのほぼ２倍とすることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の位相制御回路。