JPS6051803B2 - variable impedance circuit - Google Patents

variable impedance circuit

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JPS6051803B2
JPS6051803B2 JP853475A JP853475A JPS6051803B2 JP S6051803 B2 JPS6051803 B2 JP S6051803B2 JP 853475 A JP853475 A JP 853475A JP 853475 A JP853475 A JP 853475A JP S6051803 B2 JPS6051803 B2 JP S6051803B2
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impedance
amplifier
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transistor
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正之 本宮
雅博 多田
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可変周波数発振器、FM変調回路等に適用さ
れる可変インピーダンス回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a variable impedance circuit applied to variable frequency oscillators, FM modulation circuits, and the like.

本願出願人は、先に第1図に示すように相互コンダクタ
ンス胛及び負荷抵抗2を有する増幅器1の入出力端間に
コンデンサ3を接続した可変リアクタンス回路を特願昭
49−76779号(特開昭51−6444号)で提案
した。この負荷抵抗2及びコンデンサ3の値を夫々Rし
及びCfとしたときに、入力側よりみた等価インピーダ
ンスZ、は次式で示すものとなる。−ー +RL JωCfj(を)Cf Zi■ 1+gmRL61+gmRL :ー j−・ − ・・・・・・(1)胛 ωRLCf
即ち、等価インピーダンスZ0は純リアクタンス成分と
なり、かつその値は1/gmに比例するので、gmを制
御することにより可変することができる。
The applicant of the present application previously proposed a variable reactance circuit in Japanese Patent Application No. 49-76779 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 49-76779), in which a capacitor 3 is connected between the input and output terminals of an amplifier 1 having a mutual conductance band and a load resistance 2, as shown in FIG. It was proposed in 1984-6444). When the values of the load resistor 2 and capacitor 3 are R and Cf, respectively, the equivalent impedance Z seen from the input side is expressed by the following equation. −− +RL JωCfj(wo)Cf Zi■ 1+gmRL61+gmRL :− j−・ − ・・・・・・(1) 胛 ωRLCf
That is, the equivalent impedance Z0 becomes a pure reactance component, and its value is proportional to 1/gm, so it can be varied by controlling gm.

しかし、第2図に示すように、負荷抵抗2と並列にCo
なる分布容量4が存在すると、(1)式は成立しない。
However, as shown in Fig. 2, Co
If there exists a distributed capacitance 4 such that

即ち、一般に第3図のように、増幅器1の入出力端間に
Z、なる帰還インピーダンス5を接続し、出力端を4な
るインピーダンスを介して交流的に接地した場合、等価
インピーダンスZIはZ、■L」1 ・・・・・・(2
) 1+gm4 となり、(Z、>4)とすると上式は zi=−・・・・・・(3) 1+gm4 となる。
That is, in general, as shown in FIG. 3, when a feedback impedance 5 of Z is connected between the input and output terminals of the amplifier 1, and the output terminal is AC grounded via an impedance of 4, the equivalent impedance ZI becomes Z, ■L”1 ・・・・・・(2
) 1+gm4, and if (Z, >4), the above equation becomes zi=-...(3) 1+gm4.

ここで一般に(gm4>1)であるからZi:ー ・
一=−・ Z、Yo・・・・・・(4)gm4gmとな
る。
Here, since generally (gm4>1), Zi: - ・
1=-・Z, Yo... (4)gm4gm.

よつて第2図に示す場合は、(Zf■11jωCf、Y
o■ IIRL+ jωCo)であるから、(4)式よ
りZ、:ー・−・ (一+jωCo) gmj6)c、RL =〒(G−jlRLCf)・・・・・・(5)が成立す
る。
Therefore, in the case shown in Fig. 2, (Zf■11jωCf, Y
o■IIRL+jωCo), so from equation (4), Z,: -.

この(5)式より明かなように、等価価インピーダンス
Ziは、もはや純リアクタンス成分とはならず、実効抵
抗分(1ノGm−COIC,)が含まれてしまう。この
ように、第1図に示す可変リアクタンス回路は、リアク
タンス成分以外に、抵抗分も変化するので、FM変調器
等に適用した場合に好ましくない影響を生じる。本発明
はかかる点に鑑み、リアクタンス成分のみが変化するよ
うな可変インピーダンス回路を実現することを目的とし
、また増幅器1の出力端に接続されるインピーダンスの
ベクトル値を選定することにより可変抵抗回路を提供す
ることを第2の目白勺とする。
As is clear from equation (5), the equivalent impedance Zi is no longer a pure reactance component, but includes an effective resistance component (1 Gm-COIC,). In this way, the variable reactance circuit shown in FIG. 1 changes not only the reactance component but also the resistance component, which causes undesirable effects when applied to an FM modulator or the like. In view of this, the present invention aims to realize a variable impedance circuit in which only the reactance component changes, and also to realize a variable resistance circuit by selecting the vector value of the impedance connected to the output terminal of the amplifier 1. The second goal is to provide.

第4図は、本発明の一例の原理的接続を示し、負荷抵抗
2と並列にインダクタンスLのコイル7を接続するもの
である。
FIG. 4 shows the principle connection of an example of the present invention, in which a coil 7 with an inductance L is connected in parallel with the load resistor 2.

この場合は、(Zf=11jωC,,YO=11RL+
j(ωCO−11ωL)であるから、これを(4)式に
代人することにより、(6)式において、(5=±)即
ち(ω2LC0= C,ω2LC,1)の条件を
満足するように、コイル7のインダクタンスLを選定す
れば、(6)式はとなり、(7)式は(1)式と同様で
あり、等価インピーダンスZ,が純リアクタンス成分(
容量比)のみとすることができる。
In this case, (Zf=11jωC,, YO=11RL+
j(ωCO−11ωL), so by substituting this into equation (4), we can satisfy the condition (5=±), that is, (ω2LC0= C, ω2LC, 1) in equation (6). If the inductance L of the coil 7 is selected, equation (6) becomes, equation (7) is the same as equation (1), and the equivalent impedance Z, becomes the pure reactance component (
capacity ratio).

第5図は、斯る本発明をFM変調回路に適用した一実施
例を示す。
FIG. 5 shows an embodiment in which the present invention is applied to an FM modulation circuit.

第5図において、8A,8Bは差動増幅器を構成するト
ランジスタで、トランジスタ8Aのコレクタ即ち差動増
幅器の出力端に負荷抵抗2及びコイル7の並列回路が接
続され、トランジスタ8Aのコレクタ・ベース間にコン
デンサ3が接続される。トランジスタ8A,8Bのエミ
ッタ共通接続点は、トランジスタ9のコレクタに接続さ
れ、トランジスタ9のエミッタは抵抗10を介して接地
され、トランジスタ9のベースには直流分の重畳された
変調信号源11が接続される。また、12は発振器13
を構成するトランジスタであり、そのエミッタ及びベー
ス間の帰還路中でセラミック振動子14が接続されてい
る。
In FIG. 5, 8A and 8B are transistors constituting a differential amplifier, and a parallel circuit of a load resistor 2 and a coil 7 is connected to the collector of the transistor 8A, that is, the output terminal of the differential amplifier, and between the collector and base of the transistor 8A. Capacitor 3 is connected to . A common connection point between the emitters of transistors 8A and 8B is connected to the collector of transistor 9, the emitter of transistor 9 is grounded via a resistor 10, and the base of transistor 9 is connected to a modulation signal source 11 having a DC component superimposed thereon. be done. In addition, 12 is an oscillator 13
A ceramic resonator 14 is connected in the feedback path between the emitter and base of the transistor.

更に、トランジスタ8A及び12のベースがバイアス抵
抗15を介してトランジスタ16のエミッタ及び抵抗1
7の接続点に接続され、この接続点にトランジスタ8B
のベースがバイアス抵抗18を介して接続される。斯る
構成において、トランジスタ8Aのベース側よりみた等
価インピーダンスZjは、(7)式で表わされるものと
なる。
Further, the bases of transistors 8A and 12 are connected to the emitter of transistor 16 and resistor 1 via bias resistor 15.
7, and a transistor 8B is connected to this connection point.
The base of is connected via a bias resistor 18. In such a configuration, the equivalent impedance Zj viewed from the base side of the transistor 8A is expressed by equation (7).

ここで、トランジスタ9を流れる電流をIとすれば、差
動増幅器の特性より、相互コンダクタンス胛はとなる。
Here, if the current flowing through the transistor 9 is I, the mutual conductance is given by the characteristics of the differential amplifier.

(8)式を(7)式に代人すれば、となる。この(9)
式から明らかなように、発振器13のセラミック振動子
14と並列に可変コンデンサ19が接続されることと等
価に考えられる。そして可変コンデンサ19の値は、変
調信号源11による電流1に比例して変化するので、F
N4変調を行なうことができる。また増幅器1として差
動増幅器を用いれば、安定な動作が期待でき、直流的な
結合が可能等の利点がある。なお、第4図或いは第5図
に示す構成では、帰還インピーダンス5としてコンデン
サ3を用いたが、これに限らず、コイルを用いることも
できる。
Substituting equation (8) into equation (7) yields. This (9)
As is clear from the equation, this can be considered equivalent to connecting the variable capacitor 19 in parallel with the ceramic resonator 14 of the oscillator 13. Since the value of the variable capacitor 19 changes in proportion to the current 1 from the modulation signal source 11, F
N4 modulation can be performed. Furthermore, if a differential amplifier is used as the amplifier 1, stable operation can be expected and DC coupling is possible. Note that in the configuration shown in FIG. 4 or FIG. 5, the capacitor 3 is used as the feedback impedance 5, but the present invention is not limited to this, and a coil may also be used.

この場合は、コイルのインダクタンスをLfとしたとき
に、等価インピーダンスZiは上述と同様にして、とな
り、(LdL=ω2L,C0)即ち(ω2LC0=1)
となるように、コイル7の値を選べば、等価インピーダ
ンスZiを純リアクタンス成分(誘導性)とすることが
できる。
In this case, when the inductance of the coil is Lf, the equivalent impedance Zi becomes as described above, (LdL=ω2L,C0), that is, (ω2LC0=1)
If the value of the coil 7 is selected so that the equivalent impedance Zi can be made into a pure reactance component (inductive).

第6図は、本発明を可変抵抗回路に適用した場合の原理
的接続を示すものであつて、増幅器1の出力端をコンデ
ンサ20を介して交流的に接地する構成である。
FIG. 6 shows the principle connection when the present invention is applied to a variable resistance circuit, in which the output end of the amplifier 1 is grounded via a capacitor 20 in an alternating current manner.

コンデンサ20と並列の定電流源21は増幅器1の直流
電流源てある。第6図の構成において、等価インピーダ
ンスZiは、(4)式より\11ノとなり、Gmを変化
させるごとにより、可変抵抗回路を実現させることがで
きる。
A constant current source 21 in parallel with the capacitor 20 is a direct current source for the amplifier 1. In the configuration shown in FIG. 6, the equivalent impedance Zi becomes \11 from equation (4), and by changing Gm, a variable resistance circuit can be realized.

しかも、抵抗の値は入力周波数と無関係となる。第7図
は斯かる原理に基づく回路の一例を示すもので、同図に
おいて、22は入力信号源を示し、23は出力端てある
Furthermore, the value of the resistance becomes independent of the input frequency. FIG. 7 shows an example of a circuit based on this principle, in which 22 represents an input signal source and 23 represents an output terminal.

前述の第5図の構成と同様に制御電流1をトランジスタ
9のベースに接続された制御電圧源24により変えるこ
とで、トランジスタ8A,8Bからなる差動増幅器の相
互コンダクタンスGmを変えている。そして、トランジ
スタ8Aのベースに抵抗25及びコンデンサ26を介し
て入力信号源22が接続されると共に、このベースが出
力端23として導出される。トランジスタ8Aのコレク
タ及び電源端子間にはコンデンサ20が挿入されると共
に、このコンデンサ20と並列にトランジスタ27から
なる定電流源が接続される。この第7図の回路構成で、
トランジスタ8Aのベース側よりみた等価インピーダン
スZ,は純抵抗成分となり、且つもその値は制御電流1
によつて変えられるから、この等価インピーダンスZi
を可変抵抗器28ておきかえれば、第7図の回路は第8
図の等価回路として表わすことができる。
Similar to the configuration shown in FIG. 5 described above, by changing the control current 1 using the control voltage source 24 connected to the base of the transistor 9, the mutual conductance Gm of the differential amplifier consisting of the transistors 8A and 8B is changed. The input signal source 22 is connected to the base of the transistor 8A via a resistor 25 and a capacitor 26, and the base is led out as an output terminal 23. A capacitor 20 is inserted between the collector of the transistor 8A and the power supply terminal, and a constant current source made of a transistor 27 is connected in parallel with the capacitor 20. With the circuit configuration shown in Figure 7,
The equivalent impedance Z, seen from the base side of the transistor 8A, is a pure resistance component, and its value is equal to the control current 1.
This equivalent impedance Zi
If the variable resistor 28 is replaced, the circuit of FIG.
It can be expressed as the equivalent circuit shown in the figure.

なお、第7図の回路構成において、コンデンサ3及ひ2
0を夫々L,及びL。なるインダクタンスのコイルでお
きかえると、このときの等価インピーダンスはとなり、
コイルであるから、別個の定電流源21は不要となる。
In addition, in the circuit configuration of FIG. 7, capacitors 3 and 2
0 as L and L respectively. If we replace it with a coil of inductance, the equivalent impedance at this time will be:
Since it is a coil, a separate constant current source 21 is not required.

第9図は、本発明を可変抵抗回路に適用した場合の他の
構成例を示し、増幅器1の出力端子をコンデンサ29及
び30の並列回路を介して交流的に接地するようにした
ものである。
FIG. 9 shows another configuration example when the present invention is applied to a variable resistance circuit, in which the output terminal of the amplifier 1 is grounded in an alternating current manner via a parallel circuit of capacitors 29 and 30. .

この場合は、(4)式から等価インピーダンスZiは、
コンデンサ29の値をC。とし、コイル30の値をLと
すれはとなる。ここで、(ω2LC0〉1)となるよう
にインダクタンスLの値を選定すれば、等価インピーダ
ンスZ,は正抵抗となり、(ω2LC0〈1)となるよ
うにすれば、等価インピーダンスZiは負性抵抗となる
。勿論、等価インピーダンスZiは(11gm)に比例
する。この第9図の原理接続に対応して、第10図に示
す具体的接続構成も実現できる。
In this case, from equation (4), the equivalent impedance Zi is
The value of capacitor 29 is C. and the value of the coil 30 is L. Here, if the value of the inductance L is selected so that (ω2LC0>1), the equivalent impedance Z becomes a positive resistance, and if the value is chosen so that (ω2LC0<1), the equivalent impedance Zi becomes a negative resistance. Become. Of course, the equivalent impedance Zi is proportional to (11 gm). Corresponding to the principle connection shown in FIG. 9, a specific connection configuration shown in FIG. 10 can also be realized.

また第10図に対応する等価回路は第11図に示すもの
となる。第11図において可変抵抗31は等価インピー
ダンスZ,に対応するものである。なお、第10図の構
成において、コンデンサ3をコイルにおきかえることも
でき、そのときは、コイルの値をL,とすると、となる
The equivalent circuit corresponding to FIG. 10 is shown in FIG. 11. In FIG. 11, the variable resistor 31 corresponds to the equivalent impedance Z. Note that in the configuration of FIG. 10, the capacitor 3 can be replaced with a coil, and in that case, if the value of the coil is L, then the following equation is obtained.

従つて、(ω2LC0く1)のときは、正抵抗回路とな
り、(ω2LC0〉1)のときは負性抵抗回路となる。
Therefore, when (ω2LC0>1), it becomes a positive resistance circuit, and when (ω2LC0>1), it becomes a negative resistance circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は可変リアクタンス回路の一例の原理的接続図、
第2図及び第3図はその説明に用いる接続図、第4図及
び第5図は本発明の一例の原理的及び具体的接続図、第
6図〜第8図は本発明の他の例の原理的接続図、具体的
接続図及ひ等価回路図、第9図〜第11図は本発明の更
に他の例の原理的接続図、具体的接続図及び等価回路図
てある。 1は増幅器、2は負荷抵抗、4は分布容量、8A,8B
は差動増幅器を構成するトランジスタ、11は変調信号
源、13は発振器、22は入力信号源、23は出力端子
である。
Figure 1 is a basic connection diagram of an example of a variable reactance circuit.
Figures 2 and 3 are connection diagrams used for the explanation, Figures 4 and 5 are theoretical and concrete connection diagrams of one example of the present invention, and Figures 6 to 8 are other examples of the present invention. The principle connection diagram, concrete connection diagram, and equivalent circuit diagram of FIGS. 9 to 11 are the principle connection diagram, concrete connection diagram, and equivalent circuit diagram of still other examples of the present invention. 1 is amplifier, 2 is load resistance, 4 is distributed capacitance, 8A, 8B
11 is a modulation signal source, 13 is an oscillator, 22 is an input signal source, and 23 is an output terminal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 相互コンダクタンスgmを有する増幅器の入出力端
間にリアクタンス素子を接続し、上記増幅器の出力端を
リアクタンス素子を含むインピーダンスZ_0を介して
交流的に接地し、上記インピーダンスZ_0のベクトル
値を選定することにより上記増幅器の入力側からみた上
記増幅器の等価インピーダンスを実質的に純リアクタン
ス成分のみあるいは純抵抗成分のみとなし、且つ上記相
互コンダクタンスgmを変化させることにより、上記等
価インピーダンスの値を制御するようにした可変インピ
ーダンス回路。
1 Connecting a reactance element between the input and output terminals of an amplifier having mutual conductance gm, connecting the output terminal of the amplifier to alternating current ground via an impedance Z_0 including the reactance element, and selecting a vector value of the impedance Z_0. By making the equivalent impedance of the amplifier viewed from the input side of the amplifier substantially only a pure reactance component or only a pure resistance component, and by changing the mutual conductance gm, the value of the equivalent impedance is controlled. variable impedance circuit.
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