JPS6014556B2 - 制御発振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は寄生キャパシタンスに起因する無用の信号移
相を実質的に消去するよう補償された制御発振器に関す
る。

種々の装置において位相および周波数の制御範囲の対称
的なことを含めて位相および周波数の動作特性を予測し
得る発振器が要求されるが、このような特性は特にカラ
ーテレビ受像機のクロミナンスチャンネルにおいて例え
ばクロミナンス信号情報を復調するための基準信号の生
成に用いられる制御発振器に望ましい。

この発振器は通常局部的に発生された発振器の基準信号
とクロミナンス信号のバースト信号成分との位相差また
は周波数差に比例する電圧に応じて制御される。このよ
うな制御発振器の１例が米国特許第４０２０５０び言明
細書に記載されている。発振器は一般にその帰還ループ
に所要の動作周波数を決定するための（例えば結晶炉波
器を含む）共振回路を用いるが、この共振回路を同調し
て動作周波数を精密に設定することをその回路に組込ま
れた小さい可変同調キャパシタンスによって行うことが
多い。

この発振器に含まれる寄生キャパシタンスは無用の信号
移相を導くことにより発振器の動作を損うことがある。
すなわちその移相によって共振回路の同調および発振器
の引込み範囲が狂って可変同調キャパシタンスによって
与え得る同調範囲が制限されることがある。電圧制御発
振器では制御範囲が非対称になることもある。寄生キャ
パシタンスは共振回路に結合された回路に発生すること
があり、例えば増幅器と帰還関係に配置された共振回路
を含む発振器では、寄生キャパシタンスがその共振回路
に結合された増幅器の出力に発生することがある。

制御発振器の場合も共振回路に結合された制御回路にこ
のような寄生キャパシタンスが生じ得る。発振器の動作
に対するこの寄生キャパシタンスの悪影響を減ずる１つ
の方法が米国特許第４０９５２５５号明細書に記載され
ている。

この発明の原理による制御発振器は下述のように上記寄
生キャパシタソスの効果に対して補償され、特に寄生キ
ャバシタンスに起因する無用の信号移相を実質的に消去
するようになっている。この発明による制御発振器は、
出力端子を持つ能動装置を含む増幅器と、その増幅器の
帰還ル−フ。中にあってその能動装置の出力端子に発振
信号を生成するに足る大きさの再生帰還を行う炉波回路
網と、出力端子に制御信号を生成する制御回路網と、発
振信号と制御信号とを合成して出力に複合信号を生成す
る回路網と、この合成回路網の出力信号を炉波器に供孫
給する手段とを含んでいる。能動装置および制御回路網
の各出力端子は寄生キャパシタンスを有し、このため複
合信号はその寄生キャパシタソスに起因する無用の移相
を生じ易い。この発振器はさらに炉波回路網で炉波され
た信号の周波数で所定の大きさおよび位相の補助信号を
生成する装置を含み、この補助信号は合成回路網に供給
されてその出力に発振信号および制御信号との合成信号
を形成する。補助信号の大きさおよび位相は複合信号の
大きさおよび位相に対して合成信号において無用の移相
が実質的に相殺されるように決定される。以下添付図面
を参照しつつこの発明を詳細に説明する。

第１図において破線１０のブロツ外ま単一のモノリシッ
ク集積回路に含まれ得る信号処理回路を示す。この場合
端子Ｔ，，舷，Ｌはその集積回路に対する外部接続端子
である。合成クロミナンス信号源は抑圧色副搬送波の選
ばれた位相における振幅変調として付与された色差信号
情報Ｒ‐Ｙ、Ｇ‐ＹおよびＢ−Ｙと合成信号のカラーバ
ースト成分とを供Ｖ給する。米国放送標準によるとカラ
ーゞースト信号情報は各水平画像走査線の終端に続く比
較的短時間中に伝送され、そのカラーバーストは一般に
基準色副搬送波信号と周波数の等しい変調波形の数サイ
クルから成っている。この合成クロミナンス信号のバー
スト成分および変調副搬送波成分は信号分離器３２（例
えばキード増幅器）によって分離され、分離された変調
副搬送波成分は次のクロミナンス処理回路（例えば色合
い制御、自動色制御、マトリックスおよび復調回路を含
む）に供ｖ給されて公知の方法で最終的に色画像表示信
号Ｒ，Ｂ，Ｇを導出する。

この信号Ｒ，Ｇ，Ｂは公知のようにして受像機の画像再
生用映像管（図示せず）に印加される。信号分離器３２
で分離されたバースト信号は自動周波数位相制御（ＡＦ
ＰＣ）検波器５０に供聯合される。

この検波器５０１こは位相制御段５４、発振器７０およ
び移相回路網８５を含む電圧制御色発振器１００から発
振基準信号が供給される。発振器７０は増幅器５８と、
信号結合回路網５８および共振回路７５を含む帰還路と
を含み、回路網５８は後述のように発振器の増幅器６６
および制御ユニット５４の信号出力を信号変換比例回路
網５７を介して供Ｖ給される制御ユニットへの移相入力
信号の所定部分と結合する。制御発振器１０川ま前記米
国特許第４０２０５０び号明細書に詳細に説明されてい
るが、検波器５０は例えば米国特許第３７４０４５６号
明細書記載の型のものでよい。検波器５０は伝送される
バースト成分と制御発振器１００の生成する基準信号と
の位相および（または）周波数関係を表わす出力制御信
号を生成する。ＡＦＰＣ検波器５０の炉波出力信号は第
２図について動作を説明する制御発振器１００の位相制
御段５４に印加される。次に第２図に示すように制御発
振器１００は閉ループ発振回路２７０と別の位相制御段
２５４を有する。

発振器２７０は公称副搬送波周波数（例えば米国テレビ
標準では約３．脚岬Ｚ）の連続波信号を生成する。

発振器２７０は発振器ループ内に信号を増幅制限するよ
うに配置されたヱミッタ結合トランジスタ２１１，２１
２により形成された増幅器２６６と、端子Ｔ２，Ｔ，間
に直列に配置された狭帯域結晶炉波器７８、可変同調コ
ンデンサ７７および抵抗７９を含む周波数決定用共振回
路７５とを具備する。結晶７８はクロミナンス副搬送波
周波数にほぼ等しい共振周波数を有し、この共振周波数
は可変コンデンサ７Ｔの調節によってさらに精密に決定
される。抵抗７９は共振回路７５に対する帯域幅を一紅
ｂ点でほぼ公称発振周波数３．５８Ｍ比を中心とする１
００ＯＨＺ程度にするような値を持つ。この１０００日
２の帯城幅は発振器２７０に対し約±５００日２の引込
み範囲を与える。増幅器２６６の出力信号は回路点Ａの
トランジスタ２１ １のコレクタに生じ、負荷抵抗２６
２とェミツタホロワ緩衝トランジスタ２６３を介して端
子Ｌに供ｖ給される。成端抵抗２６５はトランジスタ２
６３のェミッタを接地している。電流源トランジスタ２
２４はトランジスタ２１１、２１２のヱミツタ相互薮額
弦点からバイアス抵抗２４２を介して基準電位点（大地
）に接続されている。

トランジスタ２１１，２１２に対する動作バイアスは図
示のように配置された複ェミツタバイアストランジスタ
２１１、トランジスタ２２２〜２２５および抵抗２４１
〜２４３により与えられる。以後「同相」信号と呼ぶ端
子Ｔ，に生ずる信号は移相回路網８５（例えばインダク
タンス・キヤパシタンス回路網）により移相される。

この例では回路網８５の出力信号は共振時に（例えば３
．磯け比）同相信号に対して約９０度の遅相を示す。以
後「直角位相」信号と呼ぶ回路網５８からの信号は端子
ｔおよびェミッタホロワ緩衝トランジスタ２５０を介し
て制御発振器１００の制御段２５４に供給される。この
「直角位相」信号はまた付加クロミナンス信号処理回路
（図示せず）に含まれる色合い制御回路および自動色制
御（ＡＣＣ）に供孫旨することができ、上記米国特許第
４０２０５０ぴ号明細書記載のように同相信号もまた色
合い制御回路に供給することができる。制御段２５４は
図示のように配直されてＡＦＰＣ検波器５０から供給さ
れる制御信号に応動する同様の第１および第２の差教授
続トランジスタ対２０１，２０２および２０３，２０４
と、図示のように配置されてトランジスタ２５０を介し
て直角位相信号を供給される第３の差動接続トランジス
タ対２０５，２０６とを含んでいる。

トランジスタ２０１，２０３のベース入力電極は共に糠
磯５１を介してＡＦＰＣ検波器５０の一方の制御信号出
力に接続され、トランジスタ２０２，２０４のベース入
力電極は共に線路５２を介してＡＦＰＣ検波器５０の他
方の制御信号出力に接続されている。トランジスタ２０
７およびこれに付随する抵抗２０８は段２５４の動作電
流を生成し、トランジスタ２５０の動作電流はトランジ
スタ２６０と抵抗２６１とから成る回路網により供総合
される。受信したクロミナンス信号を適正に復調するた
めの正常な動作モードにおいては、端子Ｔ，の公称的同
相信号の周波数が受信したバースト成分のそれに等しく
、バースト成分と直角位相（９０度）関係にあることが
望ましい。この所要の信号関係は米国特許第４０２０５
０ぴ号明細書記載のような発振器２７０と共働する制御
段２５４によって与えられる。簡単に言えば、発振器２
７０の同相発振信号はトランジスタ２１１のコレクタお
よび回路点Ａに生じ、抵抗２６２の両端間に発生する。
この信号はトランジスタ２６３、共振回路７５、ホロワ
トランジスタ２２２、トランジスタ２１２を介して供Ｖ
給され、発振器２７０の帰還ループを完成する。制御段
２５４はトランジスタ２０１，２０４の各コレク外こ大
きさ等しく位相反対の直角位相出力信号を生成する。Ａ
ＦＰＣ検波器５０は発振器２７０からホロワトランジス
タ２２２のェミツタを介してバースト信号および同相信
号を供鎌合され、線路５１，５２に両信号の位相差およ
び（または）周波数差を表わす叢勤制御信号を生成する
。段２５４の直角位相出力信号の大きさはトランジスタ
２０１〜２０４の導通をＡＦＰＣ検波器５０からの制御
信号の大きさの関数として変えることにより制御される
。同相発振基準信号とバースト信号とが適正な位相およ
び周波数関係にあれば（すなわち周波数相等しく位相が
９０度位相関係にあれば）、ＡＦＰＣ検波器５０は各出
力線路に大きさの等しい制御信号を生成する。従ってト
ランジスタ２０１，２０４はそれぞれトランジスタ２０
５，２０６から供給された直角位相信号に対応して点Ａ
で結合されて相殺される大きさ相等しく位相反対の信号
電流を導適する。発振信号とバースト信号が所要の関係
を逸脱すると、ＡＦＰＣ検波器が大きさの異なる出力制
御信号を発生する。するとトランジスタ２０１，２０４
は大きさの異なる直角位相信号電流を導通して、点Ａに
ＡＦＰＣ検波器５０‘こよって与えられる制御信号の相
対振幅位相で振幅位相の決まる合成直角位相信号成分を
生成する。このようにして点ＡにＡＦＰＣ検波器５０か
らトランジスタ２０１，２０２および２０３，２０４の
ベース電極に印加される制御信号のの振幅位相によって
振幅位相の決まる直角位相型信号が生じる。このように
して点Ａに生じた信号は、位相制御段２５４のトランジ
スタ２０１，２０４のコレクタからの直角位相信号と、
発振器５７０のトランジスタ２１１のコレクタからの同
相信号と、後述の補助直角位相補償信号との合成信号（
ベクトル和）である。

この合成信号は同相信号の位相と直角位相信号の位相と
の間に位相を示し、抵抗２６２の両端間に生じてトラン
ジスタ２６３により共振回路７５に供給され、発振器２
７０の動作周波数および動作位相を調節する。この動作
周波数の調節は共振回路７５の帯城幅と合成信号で決ま
る発振器の帰還ループ導入される移相量との関数で、こ
の例では、合成信号は制御段２５４からの直角位相信号
の大きさおよび極性と発振増幅器２６６の利得によって
決まる約９０度（すなわち土４５度）の範囲内の位相を
示す。発振器２７０の動作周波数は、その発振器の信号
周波数とバースト信号周波数とが実質的に等しいとき、
制御段２５４から供給される直角位相信号がなければ変
化しない。

従って抵抗２６２の両端間に発生して共振回路７５に供
給される信号は、公称０度の基準位相の発振基準信号に
対応する。所要の周波数関係から正または負の方向に偏
移すると、制御段２５４から対応する正または負の直角
位相信号が生成して、直角位相信号と同相信号とが点Ａ
で結合したとき周波数偏差を表わす位相角を持つ合成信
号を形成する。発振器２７０の動作周波数はバースト信
号の周波数に対応するように変えられ、その発振器２７
０の帰還ループに関する正味の移相量は零のままで発振
を継続する。制御段２５４のトランジスタ２０１，２０
４の出力コレクタ電極はそれぞれ例えば約めＦの寄生キ
ヤパシタンス（すなわちコレク夕・ベース間およびコレ
クタ・基板間キヤパシタンス）を持つが、発振器２７０
のトランジスタ２１１のコレクタ出力にも同様の寄生キ
ャパシタンスが現れる。

これらのキャパシタンスの値は制御段２５４と増幅器２
６６とを集積回路中に形成すると１対１で予測可能であ
る。これらの寄生キヤパシタンスの合計によって点Ａに
発生される信号に対するインピーダンスが生じ、総キャ
パシタンスが点Ａに生成する合成信号に対して不都合な
信号位相の遅れを生ずる原因になることがある。例えば
、段２５４からの直角位相信号の大きさおよび極性が与
えられているとき、このような移相によって点Ａの合成
信号の位相が期待位相からずれることがあり、従って発
振段２７０の非対称制御が生ずる。詳言すれば、この例
において結晶７８は直列共振と並列共振との間で動作す
るが、発振器２７０は理想的に回路網７５の直列共振周
波数で動作する。同調コンデンサ７７の調節によって、
発振器２７０が所要の周波数引込み範囲を呈する設計動
作周波数が設定される。公３句のように、並列モ−ドお
よび直列モードの周波数によって、その一部でコンデン
サ７７により結晶７８を同調することができ、一部で発
振信号位相の変化により対応する発振信号周波数の変化
を生ずる動作周波数範囲が限定される。発振器２７０の
引込み範囲は前述の動作範囲の所定部分に跨がり、その
発振動作および引込み能力は並列共振動作（公称０度基
準位相から十９０度偏移）に近付くほど低下する。寄生
キヤパシタンスによって生ずる無用の移相は、合成信号
の位相の基準となる「位相軸Ｊ（例えば公称０度位相軸
に対して±４５度）を移動する鰯らきをする。例えばこ
の無用の移相によって位相軸が並列共振モードに関連す
る位相（例えば十９０度）に向って移動することがある
。このとき合成信号の位相範囲は極端な場合並列共振モ
ード‘こ関連する位相にさらに接近する（またこれを超
える）。このような極端値のまたはこれに近い位相を持
つ合成信号は発振器２７０の引込み能力を外れることが
あり、すなわち合成信号の位相が結晶７８の位相対周波
数応答特性に従って発振器２７０の動作周波数に対応す
る変化を生ずるという所要の効果を示さないことがある
。従って発振器２７０の非対称制御を伴う非対称引込み
範囲を生ずる。この無用の信号移相はトランジスタ２５
７を含む位相補償回路網により除去される。

トランジスタ２５７は直角位相信号の与えられた部分を
トランジスタ２５０のェミツタから信号結合点Ａへ次の
ように寄生キャパシタンスによって生ずる無用の遅相を
相殺する方向に印加する働らきをする。トランジスタ２
５７のベース入力電極はトランジスタ２５０のェミツタ
から直角位相信号を受入れるが、またトランジスタ２０
５のベース電極に直結されている。トランジスタ２５７
のヱミツタ電極はトランジスタ２０５，２０６の両ェミ
ツタ電極の接続点に直結され、これによってトランジス
タ２５７，２０５のベース・ェミツタ結合が直接並列接
続され、同じ方向に電流が流れるような極性になる。ト
ランジスタ２０５，２０６，２０７はこの実施例ではプ
レーナ災極型である。トランジスタ２５７のコレクタ出
力にはトランジスタ２５０からの直角位相信号の反転し
たものが現れる。トランジスタ２５７のコレクタ電流の
大きさ、従ってトランジスタ２５７のコレクタに生ずる
反転直角位相信号の大きさは、そのトランジスタ２５７
のェミッタ接合領域の寸法形状の関数である。

この例では、トランジスタ２５７のエミツタ面積は直角
位相信号増幅トランジスタ２０５，２０６のェミッタ面
積と所定の関係を示す。従ってトランジスタ２０５，２
０６，２０７を流れるコレクタ出力信号電流の相対値は
これに対応する所定の関係を示す。詳言すれば、この場
合トランジスタ２５７のェミッタ面積は実質的に約２斑
〃２、トランジスタ２０５．２０６のェミッタ面積はそ
れぞれ実質的に約４８３仏２ である。このェミッタ面
積関係では、電流源トランジスタ２０７からの動作電流
力ミ・約２１％偽Ｘ・ｏｏ）トランジスタ２５７のェミ
ッタ電流として流れ、残りがトランジスタ２０５，２０
６に平等に分配されるように分れる。従ってトランジス
タ２５７のコレクタに生ずる直角位相信号の大きさは、
トランジスタ２０５，２５６のコレクタに生ずる直角位
相信号の組合せ振幅の２１％になる。トランジスタ２０
５，２０６，２０７の上記コレクタ電流比は、これらの
トランジスタをこの例におけるように同一の集積回路内
に形成したとき精確に決定することができる。トランジ
スタ２５７のコレクタに生ずる反転直角位相信号の上話
振幅は、この例においてこのトランジスタ２５７からの
信号が点Ａに印加されたとき寄生キヤパシタンスに起因
する無用の信号遅相を事実上消去するに適している。

この結果はベクトル和によって点Ａに生ずる信号に寄生
遅相に等しい進相を与えることにより得られるが、これ
を行う方法を第３図にベクトル図で示す。第３図におい
て０ｏは増幅器２６６からの「同相」信号に対して９０
度の遅相を呈する移相回路網８５からの直角位相信号を
示す。

信号ぐｑはトランジスタ２５７のコレクタ出力に生ずる
直角位相信号の反転部分である。信号◇ｏはトランジス
タ２５７を含む位相補償回路網のないとき点Ａに生ずる
無用の遅相合成信号を示す。所要位相の位相補償合成信
号◇Ｒは信号？ｑと信号ぐ。とのベクトル和により点Ａ
に生成される。第４図は第２図の位相補償回路網の他の
実施例で、第２図のトランジスタ２５７をトランジスタ
２７５、２８０および抵抗２７７，２７８，２８２を含
む回路で置換した点が異る。

この実施例では適当振幅の位相補償信号（すなわち直角
位相信号の反転したもの）が回路バイアスおよびコレク
タ抵抗２７７、ェミッタ抵抗２７８の値を適当に選ぶこ
とによってトランジスタ２７５のコレクタ出力に発生す
る。トランジスタ２８０および抵抗２８２はトランジス
タ２７５のエミツタ回路用のバイアスを与える。上述の
位相補償回路は上述のように寄生キャパシタンスによっ
て生ずる信号の移相を消去することにより制御発振器１
００の動作を最適にする働らきをする。

これによって発振段２７川ま所要の中心動作周波数に容
易に同調され、その動作周波数に対する所要の引込み範
囲が得られる。また位相および周波数の制御範囲の対称
性もさらに良好になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理による制御カラー発振器を含む
カラーテレビ受像機のクロミナンス処理チャンネルの一
部を示すブロック図、第２図はこの発明による制御カラ
ー発振器およびそれに付随する位相補償回路を含む第１
図のクロミナンスチヤンネルの一部の部分ブロック回路
図、第３図はこの発明による補償回路の動作の説明に用
いるベクトル図、第４図は第２図の位相補償回路の他の
実施例を示す回路図である。 ５４・・・…制御手段、５７…・・・補助信号結合手段
、５８…・・・信号結合手段、６６１・・・・・増幅手
段、７５・…・・炉波手段、８５・・・・・・補助信号
生成手段。 第１図第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 寄生キヤパシタンスを有する出力端子を持つ能動装
   置を含む増幅手段と、この増幅手段の帰還ループ中に配
   置されて上記能動装置の上記出力端子に発振信号を生成
   するに足る大きさの再生帰還を行う濾波手段と、寄生キ
   ヤパシタンスを有する出力端子に制御信号を生成する制
   御手段と、上記発振信号と上記制御信号とを合成してそ
   の出力に上記寄生キヤパシタンスに起因する無用の移相
   を生じ易い複合信号を生成する合成手段と、この合成手
   段の出力信号を上記濾波手段に供給する手段と、上記濾
   波手段により濾波された信号の周波数で所定の大きさお
   よび位相の補助信号を生成する手段と、上記補助信号を
   上記合成手段に供給してその合成手段の出力に上記発振
   信号および上記制御信号との合成信号を形成する手段と
   を具備し、上記補助信号の上記所定の大きさおよび位相
   は、上記複合信号の大きさおよび位相に対して上記無用
   の移相が上記合成信号において実質的に相殺されるよう
   に選定されていることを特徴とする制御発振器。