JPS6031282B2 - クリスタル同調電圧制御発振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電圧制御クリスタル発振器と、なお殊に、テレ
ビジョンの回路に有用な電圧制御クリスタル発振器に関
するものである。

クリスタル制御電圧制御発振器はテレビジョンクロマシ
ステムにおけるカラー信号サブキャリャの再生の為に広
く使われている。

製造の立場からは殊に、このようなシステムを集積回路
の形態に極力変える事が望ましい事である。従来より他
の多くの人達が複数のクリスタル同調電圧制御発振器を
提案し、そら等の回路の大部分は集積回路の形態で製造
し得るものであった。しかしながら、本発明はさらによ
り多くの部分集積回路形態になし得るものである。従っ
て、本発明のひとつの目的は改良された電圧制御クリス
タル発振器を提供することにある。

又本発明のもうひとつの目的は集積回路の一部として拡
散可能な位相推移キャパシタを有する集積回路発振器を
提供することにある。なお、さらに本発明の目的はクリ
スタル周波数の第３次オーバトーンで発振せず、かつ又
個別部分の位相推移キャパシタを必要としないところの
改良された電圧制御クリスタル発振器を提供することに
ある。

本発明のその次の目的は、クリスタルを除いて全部モノ
リシック集積回路の形態で製造できる電圧制御発振器を
提供することにある。

本発明の上記の目的と他の目的をひとつの形態の中に実
現するために、改良された電圧制御クリスタル発振器が
提供されている。

本発明のひとつの図示された実施例は、差動形態の第１
及び第２の出力をもち、かつクリスタルから周波数を受
けとるひとつの入力をもった第１手段を含んでいる。ひ
とつの出力と、制御電圧を受けとめる為の差動形態の入
力とを有する第２の手段が第１手段に結合している。予
め決定された位相推移を与える為の第３手段が、第１手
段の第１出力を第２手段に結合している。予め決定され
た位相推移を与える為の第４手段があって、制御可能な
位相推移を第２手段の出力に与え、かつ又或る位相推移
を第１手段の第２出力に与える為の第２手段に結合され
ている。第５手段は第２手段の出力を周波数決定手段又
はクリスタルに結合させる為に使われている。以下、実
施例について詳細に説明する。

第１図は本発明のクリスタル同調電圧制御発振器の一実
施例の構成を示す回路図である。

先ず第１図を参照して、トランジスタ１１と１２はそれ
等のェミッタが一諸につながれ定電流源２２に結合され
ている第１差動増幅器を構成している。

トランジスタ１１のベースはキヤ／ぐシタ１４を通して
クリスタル１３に結合されている。キャパシタ１４はＤ
Ｃ阻止キャパシタとして動作するとともに、クリスタル
の為の負荷容量としてクリスタル製造者が推奨する容量
値をまかなうものである。トランジスタ１１と１２のベ
ースはそれぞれ抵抗器１６と１７を通して端子２１に結
合されている。端子２１はトランジスタ１１と１２のた
めのバイアス電位を供給するバイアス源への接続のため
のものである。抵抗器１９とキャパシタ１８は位相遅れ
回路網を構成し、その為トランジスタ１１から第２差動
増幅器へ行くいかなる出力信号も位相推移を受ける。第
２差動増幅器はトランジスタ２３と２４によつて構成さ
れ、それ等のェミッタは一諸に結合され抵抗器１９に接
続されている。

抵抗器１９はキヤパシタ１８とトランジスタ１１のコレ
クタに接続され、トランジスタ２３，２４に対する電流
源として動作する。トランジスタ２３のベースは端子２
６へ接続され、またトランジスタ２４のベースは端子２
７へ接続されている。端子２６と２７に供給された制御
電圧は、以後の説明で明らかになる様に、発振回路１０
の発振周波数を制御することができる。抵抗器２８と２
９は直列に接続され、トランジスタ２４のコレク夕を回
路１０への電源供給端子であるところの端子３３に結合
する。トランジスタ２４のコレクタはトランジスタ３２
のベースとキャパシ夕３川こ結合されている。キヤパシ
タ３川ま抵抗器２８と２９とともに協同して位相遅れ回
路をなすものである。トランジスタ３２のコレクタは端
子３３に接続され、そのェミッ外まクリスタル１３に接
続され、かつ抵抗器３４を通して端子３６に結合されて
いる。端子３６は端子３３に接続された電源に対する帰
路接続である。回路１０の出力は抵抗器３４の両端から
とる事も出来るが、望ましいのはトランジスタ１１と１
２の両ベースからとり出す事である。なぜならば、多分
この出力の方が抵抗器３４の両端よりも少ないオーバー
トーンを含んでいるからである。回路１０はトランジス
タ１１と１２を有する差動増幅器を用いており、トラン
ジスタ１１と１２のベースは抵抗器１６と１７を通して
端子２１のバイアス電位に帰路している。

端子２１に接続されるバイアス電源は回路１０の周波数
同調に対して無視し得る影響しか与えないように、回路
１０の発振周波数点で低いインピーダンスを呈する事が
望ましい。この事は抵抗器１６の抵抗値がバイアス電源
のインピーダンスに無関係に、又は影響されずに選択さ
れる事を許容する。トランジスタ１１と１２の為の動作
電流は電流源２２によって供給されるが、この電流源は
集積回路製造法に適合するいかなる便利な構成で実現し
ても良いものである。トランジスタ１２のコレクタは抵
抗器２８と２９及びキャパシタ３０から成る位相遅れ回
路を経てトランジスタ３２のベースに結合されている。

トランジスタ３２のエミツタはクリスタル１３とキャパ
シタ１４を通じてトランジスタ１１のべ−スに結合され
ている。この様に構成された帰還ループは再生的ループ
であり、即ち、それは例えばループゲインが低すぎるか
、又はループまわりの全位相推移が高すぎない限り、発
振信号が増大することを許すものである。全体の位相推
移とループゲインは、本回路の動作状態と構成部品の定
数の妥当な選択により制御され得るものである。トラン
ジスタ１１のコレクタは、抵抗器１９とキャパシタ１８
によって構成される位相遅れ回路網によって、トランジ
スタ２３と２４のェミッタ結合対のェミッタに結合され
ている。トランジスタ１１によって供給される電流源の
一部は、トランジスタ２４を通じて、抵抗器２８と２９
及びキャパシタ３川こよって構成される位相遅れ回路を
通過し、こ）でこの電流はトランジスタ１２によって供
給される電流に加わる。トランジスター １からトラン
ジスタ２４を通過する電流の量は、端子２６と２７に供
給される制御電圧−それはトランジスタ２３もしくは２
４のどちらがより導通的になるかを制御するが一によっ
て規制される。トランジスタ１１のコレクタ電流に含ま
れている信号成分は、トランジスター２のコレクタに含
まれている信号成分とは１８０度の位相ズレがある。

その上、前者は抵抗器１９とキャパシタ１８より成る位
相推移回路網を通過することにより位相遅れをを生ずる
。トランジスター１の（コレクタ）電流の一部のトラン
ジスタ１２の（コレクタ）電流への重畳は、かくてトラ
ンジスタ３２のベースに現われる信号の位相を修正し、
そして発振周波数に結果的な修正をもたらす。この周波
数の推移は次のような方法で起る。即ち最終周波数にお
いて、クリスタル回路は全ループ位相推移をゼロとする
様な或る補足的な位相推移を発生するのである。今迄（
の説明）により、端子２６と２７に供給される制御電圧
を変化することによって、発振器の周波数は、トランジ
スタ１１によって与えられ、かつそれがトランジスタ１
２によって与えられる信号に重畳されてトランジスタ３
２のベースに現われる信号の量における変化によって引
きおこされる増幅器位相推移の変化に応じて、変化が引
き起される事が認められるのである。回路１０の動作は
、トランジスタ３２のベースに現われる信号成分のベク
トル関係を考察することにより、一層明白となろう。第
２図ａにおいて、電流ｉ，．とｉ，２は、これはそれぞ
れベクトル４１と４２で図示されているが、この回路が
発振状態にあるときに、クリスタル１３からトランジス
タ１１への帰還電圧によって、トランジスタ１１と１２
のコレクタに流れ込む信号電流を表わしている。クリス
タル１３によって帰還された電圧はベクトル４０として
表わされている。ベクトル４１はトランジスター１にお
ける電流を、それにベクトル４２はトランジスタ１２に
おける電流を表わす。ベクトル４１と４２は等しい振幅
でお互いに１８０度位相ズレがある。トランジスタ１
１からの電流は抵抗器１９とキャパシタ１８を通るので
、それは減衰され、かつ予め設定された量だけ位相推移
される。これはベクトル４３によって表わされている。
トランジスタ１２に流れ込む電流は抵抗器２８と２９及
びキャパシタ３を経てトランジスタ３２のベースに電圧
ｙ，２の成分を発生する。これはベクトル４４として表
わしてある。この電圧は抵抗器２８と２９及びキャパシ
タ３０により、トランジスター２における電流４２に比
較して位相が遅れている。トランジスター１の電流の一
部、即ちトランジスタ２４を通り抜ける電流は、抵抗器
２８と２９及びキヤパシタ３０によって構成される回路
網を経てトランジスタ３２のベースに電圧Ｖ２４を発生
する。この電圧Ｖ２４は、ベクトル４５として表わされ
ているが、電圧Ｖ，２がトランジスター２における電流
に比較して位相が遅れるのと同じ量だけ抵抗器１９を流
れる電流に比較して位相が遅れる。第２図ｂにおいて、
電圧ベクトル４４と４５はトランジスタ３２のベースに
現われるベクトル４６によって表わされる合成電圧を生
ずるように加えられる。

トランジスタ２４の電圧を表わすベクトル４５は、トラ
ンジスタ２３と２４の両ベース間に供給される制御電圧
によって変化させられる。それ故、ベクトル４６で表わ
されるトランジスタ３２のベース点の電圧の位相は、ベ
クトル４川こよって表わされるクリスタル電圧の位相と
比較して変化を受ける。合成位相差は、クリスタルが抵
抗器１６との共同動作において補足的位相推移を発生す
る様な位相推移回路網として振舞うごとき大きさと位相
を持つ、クリスタル回路の共振周波数からの離調である
発振周波数の変化によつて補償される。本回路のループ
ゲインと位相特性は予め回路定数の適切な選択、殊に抵
抗器１９，２８，２９及びキャパシタ１８，３０の適切
な選択によって望ましい値に容易に設定され得る事は当
業者にとって自明であろう。個々の位相推移から結果的
に起る周波数の推移は抵抗器１６の選択によって独立に
調整可能である。好適な実施例においては、ベクトル４
５で表わされた電圧Ｖ泌まベクトル４０で表わされた電
圧に比較して約９０度遅れている。

この状態において、電圧ｙ２４を変えて、回路全体のル
ープゲインを一定に保って発振周波数を調整できること
が示される。又好適な実施例において、端子２６と２７
の制御電圧がゼロボルトのとき、（そのとき電圧Ｖ２４
はその最大値の半分となるが）トランジスタ３２のベー
ス点電圧はベクトル４０で表わされる電圧と同じ位相で
ある。ベクトル４０はクリスタル１３の出量電圧である
。そこで有効な正と負の位相変化は等しい。抵抗器１９
，２８及び２９とキャパシタ１８と３０の滴切な選択は
上記の望ましい結果を生ずる。一例として、回路１０の
集積回路は下記の様な近似値の構成部品で絹立ることが
出来る。

抵抗器１９ ６．２ＫＱ 抵抗器２８，２９ １．６ＫＱ 抵抗器１６，１７ ７５０ ０ 抵抗器３４ ５ ＫＱ キヤパシタ１ ８ ８ ＰＦ キヤパシタ３０ ６．５ＰＦ キヤパシタ１４ ２０ＰＦ 回路１０の全体はクリスタル１３を除きモノリシック集
積回路とし製造することが出来る。

これは前述した従来技術の回路より有利であるばかりで
なく、本発明の回路は又、製造経費を削減する意味で経
済的な有利さを発揮するところの、少くとも１個は少な
い外部ピンを結果的に使用している。しかし、次の事は
重要である。即ち、キャパシタ１４は容易に集積回路上
に拡散出来る値のものであるが、回路１０により大きな
汎用性を持たせるように、キャパシタ１４を外部キャパ
シタとして残すことが望ましい事である。キャパシタ１
４を外部構成部品として残すことは単に外部クリスタル
１３のみ残すよりは適切な値が容易に選択可能である。
以下の事は注目すべきである。

即ち、上記で与えられた構成部品の定数はＰＡＬ標準方
式に属するテレビジョンシステムに使用される回路の為
のものであって、又、これ等の構成部品はＮＴＳＣ標準
方式に属するテレビジョンシステムに使用する為のもの
に容易に選択可能である。称五ヱ嵩菱多！こ翼こ毛‐き
導零迄亀雀葬る事麓書李これは代表的なクリスタルで、
その動作周波数における僅か３５ＨＺの変化に対応する
。

これはキャパシタ１８と３０が集積回路の一部として拡
散されるのが適切であることを意味する。第１図におけ
る如き回路が克服しなければならぬ問題のひとつは希望
周波数の情調波における発振の可能性である。

この問題はすでに第１図の回路において単に位相遅れ回
路を使用する事によって直後的に克服されている。この
位相遅れ回路は周波数が増加するに従って減衰量を増加
するものである。さらに使用された位相遅れ回路は、回
路の適切な動作を阻害する事なく希望周波数においてか
なりの位相遅れを持たす事が出来る。好適な実施例にお
いて、抵抗器２８と２９及びキヤパシタ３０より成る位
相推移回路網は、希望周波数において３５度の位相遅れ
を与え、さらに抵抗器１９とキャパシタ１８より成る回
路網は５５度の位相遅れを与える。従って、以下の事は
容易に保証されよう。即ち、希望周波数の第３情調波−
これはクリスタルが基本波モードで使われているとき発
生するかも知れない最低の不要周波数であるが一におけ
る増幅器の利得は希望周波数におけるそれよりも非常に
低い。この回路は希望周波数において一定のループゲイ
ンを与えるように調整する事が可能なので、以前に議論
した如く、希望周波数のループゲインを倍調周波数−こ
れ等の周波数でループゲインは一層低くなるが一におい
て持続発振が不可能となるような相対的に低い値まで減
少することが実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を回路図形式で図示する。 第２図は本発明を理解する上で有用なべクトル図を図示
する。符号の説明 １０・・・発振回路、１１・・・ト
ランジスタ、１２…トランジスタ、１３…クリスタル、
１４…キャパシタ、１６…抵抗器、１７・・・抵抗器、
１８・・・キャパシタ、１９・・・抵抗器、２１…バイ
アス端子、２２・・・定電流源、２３・・・トランジス
タ、２４・・・トランジスタ、２６・・・制御電圧端子
、２７・・・制御電圧端子、２８・・・抵抗器、２９・
・・抵抗器、３０…キヤパシタ、３２…トランジスタ、
３３・・・電源端子、３４・・・抵抗器、３６・・・電
源帰路端子。 第１図第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１、第２入力及び第１、第２出力を有する第１差
   動増幅器１１，１２，制御電圧を受信して出力に供給さ
   れる出力信号の振幅を変化せしめる第１、第２入力２６
   ，２７及び出力を具える第２差動増幅器２３，２４，第
   ２差動増幅器の出力と、帰還ループ内の第１差動増幅器
   の入力との間に結合される周波数決定回路１３，１４，
   を具備し、前記第１差動増幅器の前記第１出力と前記第
   ２差動増幅器の差動接続ノードとの間に結合され、前記
   第２差動増幅器への電流源として作用し、前記第２差動
   増幅器の出力に現われる出力信号を所定量だけシフトさ
   せる第１位相遅れ回路網１８，１９，第１、第２入力及
   び出力を有し、該第１入力は、前記第２差動増幅器の出
   力に接続され、前記第２入力は、前記第１差動増幅器の
   前記第２出力に接続されるものであり、そこに接続され
   た前記第１、第２差動増幅器からの両出力信号の位相を
   シフトし、その２信号をベクトル的に加算してその出力
   において位相のシフトされた制御信号を与える第２位相
   遅れ回路網２８，２９，３０，前記第２位相遅れ回路網
   の前記出力端子と周波数決定回路間に結合され、前記位
   相のシフトされた制御信号を周波数決定回路に供給する
   増幅回路３２，を具備することを特徴とするモノリシツ
   ククリスタル同調電圧制御発振器。