JPS6096902A - 周波数逓倍回路 - 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】 本発明は周波数逓倍回路に関するものである。

周波数逓倍回路そのものは既知であり、普通接合トラン
ジスタのような能動素子の出力に共振回路を具えている
。動作時には入力発振器信号がひすまされ、能動素子の
出力側に基本周波数とその高調波が作られる。この周波
数逓倍回路の出力周波数を共振回路を同訓させることに
より選択するが、この共振回路は一般に変成器又はタッ
プ（ツきコイルにより形成されるインダクタンスを具え
、また周波数逓倍回路を次段の回路に結合するのにも使
用される。しかし、このようなインダクタンスを用いる
ことはいくつもの欠点を有し、特に集積回路と共に使用
する場合は余分なビンを設ｉｔ　Ｊｑばならない。また
インダクタは他の回路要素に較べて相当に高価であり、
次段の回路により形成される低インピーダンス負荷を駆
動するためＧこ回路のＱが下がる。Ｑが低いことは、特
に回路の高周波部で欠点となり、電流消費が大きく、こ
れはベージング受信機のような電池で動作させるポータ
プルラジオの周波数逓倍回路を設計する時に問題となる
。

本発明の目的は過度な電流消費を必要とゼすに、振幅と
Ｑを高いレベルに保てる高周波数で使用するための周波
数逓倍回路を提供するにある。

本発明によれば、基本周波数と入力信号の周波数の高調
波とを生し、出力端子を次段に接続した手段と、これら
の出力端子に接続され、両端間るこ生ずる信号の周波数
を選択する周波数選択回路と上記出力端子に接続された
負性抵抗とを設けたことを特徴とする周波数逓倍回路が
提供される。

また本発明によれば、同し導電形の第１と第２の能動素
子を具える差動増幅回路と、第１の能動素子の制御電極
に接続された発振器回路と、第１と第２の能動素子の出
力能動素子の出力電極間に結合され、発振器周波数又は
その奇数番高調波に同調させることができ、出力導線を
両端から取り出した共振回路と、共振回路の両端間に接
続され、出力側に接続される次段の負荷の影響を小さく
する負性抵抗回路とを設けたことを特徴とする周波数逓
倍回路が提供される。

負性抵抗回路を設けると次段の回路の低インぎ一ダンス
負荷が加わることによる共振回路への減衰の効果が小さ
くなり、Ｑが高くなる６Ｑが高いと出力（！１．ＩＩに
不所望な産物が混入することがなくなる。蓋し、共振回
路の選択度が高くなるからである。この結果能動素子が
きびしく駆動されることはなくなり、Ｑが低い回路より
も電流消費が低くなる。

しかし、純粋な負性抵抗は作るのが困難であり、そこで
本発明の一実施例は、負性抵抗回路が同じ導電形の第３
と第４の能動素子を具え、それらの入力電極を互いに接
続して電流源に結合し、出力電極を共振回路の各側の一
方に接続し、制で１１１電極を第３と第４の能動素子の
出力電極に交差接続したことを特徴とする周波数逓倍回
路を提供する。

所望とあらば第３及び第４の能動素子の入力電極と電流
源の間に夫々抵抗装置を入れて信号の線形性を大きくす
ることができる。しかし、このように抵抗装置を付加す
ると電流消費が大きくなる。

第１と第２の能動素子の出力電極は夫々抵抗を介して共
振回路に接続することができる。これらの抵抗を設ける
と差動増幅器と同調負荷の間の結合が弱くなり、この結
果次段の負荷が加わることにより生ずる同調回路の減衰
か一部なくなる。

また周波数逓倍回路の出力電極と電源ラインの一方＋Ｖ
ｃｃとの間に抵抗を入れ”ζ周波数逓倍回路を次段に結
合するのに変成器や夕・７プイ（１きコイルを用いなく
てもよいようにする。

所望とあらば負性抵抗の量を調整する手段を設け、共振
回路の両端間の正味の抵抗を負にし、これに応じて回路
が入力周波数の適当な高調波に１７ツクされた発振器を
形成するようにすることもできる。

第１ないし第４の能動素子は同じ導電形の半導体装置、
例えば、接合トランジスタ又はＭＯＳ　ｌ−ランジスタ
とすることができる。

図面につき本発明の詳細な説明する。

第１図に示す周波数逓倍回路は倍周器１０を具え、これ
に発振器１２が接続されている。倍周器１０は制限増幅
器を具え、このため発振器１２の基本周波数の奇数番高
調波に冨む出力信号を生ずる。第３高調波のような特定
の高調波を選択するために、倍周器１０の出力側にチュ
ーニング可能な１、Ｃ並列共振回路１４を接続する。

倍周器１０の出力導線１６．１８間に負荷（図示せず）
を接続する。便宜上この負荷を破線で示したように抵抗
２０とし、この抵抗２０の値に共振回路１４の抵抗を含
める。

上述した回路に内在する問題は次段の回路（図示せず）
を加えた時、その抵抗性負荷が共振回路１４と並列に入
り、減衰を起ごし、このため選択度が下がることである
。この効果を小さくするため出力導線１６．１８の間に
負性抵抗２２を接続し、回路のＱを高くすることができ
るが、こうすると電力消費も小さくなる。

第２図に示す回路は入力周波数の３倍の出力信号を出し
、振幅が十分大きく、スペクトルの純度も高い種々の差
電圧で次段の回路を駆動できるように設計されている。

分周器１０は２個のＮＰＮ　）ランジスタＴＲＩ及びＴ
ｌ１２により形成される差動増幅回路を具える。これら
の２個のトランジスタのエミッタどうしを一つに接続し
、それを電流源２４を介して低電圧ラインに接続する。

トランジスタＴＲＩ及びＴＲ２のコレクタを夫々抵抗Ｒ
１及びＲ２を介して正の電圧レール＋Ｖｃｃに接続する
。人力周波数を与える発振器１２は正の電圧レールとト
ランジスタＴＲＩのヘースとの間に接続する。トランジ
スタＴ１１２のヘースは正の電圧レール（電源ライン）
＋Ｖｃｃに接続する。

並列接続されたインダクタンスＬ　１とコンデン→ノＣ
１とを具える共振回路１４を夫々抵抗Ｒ３及びＲ４を介
してトランジスタＴＩ？１及びＴＲ２のコレクタに接続
する。差動増幅器の出力は共振回路１４の両端から取出
され、出力導線１６．１８に加えられる。

これらの出力導線１６．１８間に負性抵抗回路２２を接
続するが、これは差動的に接続されたＮＰＮ　）ランジ
スタＴＲ３及びＴＲ４を具える。トランジスタＴＲ３，
ＴＲ４のコレクタは夫々共振回路１４と抵抗Ｒ３及びＲ
４の接続点に接続する。トランジスタＴＲ３，ＴＲ４の
エミッタは抵抗Ｒ５，Ｒ６を介してもう一つの電流源２
６に接続し、この他端を低電圧ラインに接続する。トラ
ンジスタＴＲ３，ＴＲ４のヘースは差動増幅器の他方の
トランジスタＴＲ３，ＴＲ４のコレクタに交差接続し、
負性抵抗を与えるようにする。

しばらく負性抵抗回路２２を無視すると、回路の残りの
部分は次のように動作する。トランジスタＴＲ１，ＴＲ
２により形成される差動増幅器はせん頭値が２００ｍ　
Ｖ以上の信号に対してクリッピング増幅器としてｆｈら
（。このためトランジスタＴＲＩ、ＴＲ２のコレクタの
差電圧はほぼ矩形波となり基本周波数と共にその奇数番
高調波を含む。チューニング可能な共振回路１４は出力
導線１６．１８に加えるべき周波数、本例では発振器１
２の周波数の第３高調波を選択するように調整する。こ
の回路の欠点は差動増幅器のコレクタ抵抗Ｒ１，Ｒ２が
実効的に共振回路１４と並列に入り、共振回路での減衰
を過度に小さくすることである。出力導線１６．１８の
先に次段の負荷を加えると減衰は更に悪くなる。

この減衰の低下は差動増幅器と同調回路の間の結合を弱
く、回路２２の形態をした負性抵抗を設りて次段の負荷
抵抗を相殺すれば克服できる。

共振回路１４の各端のトランジスタＴＲ１，Ｔｌ＋２の
コレクタの間に夫々抵抗Ｒ３，Ｒ４を入れると差動増幅
器と同調回路との間の結合が小さくなる。

またインダクタンスＬ１の両側に抵抗Ｒ１，Ｒ２を接続
しであるので出力側を駆動するために変成器やタップ付
きコイルを設ける必要はない。

この負性抵抗回路はトランジスタＴＲ３及びＴＲ４のヘ
ースが交差接続されているため差動増幅器のトランジス
タＴＩ？３．ＴＲ４の正規の相互コンダクタンスが同じ
値の負のコンダクタンスとして使用でき ０ となる事実に基づいている。ここで■。は増幅器の終止
電流であり、Ｖｔは式 ％式％ で与えられる温度の等価電圧である。但し、Ｋはボルツ
マン定数１．３８　×１０−２３　ｊ／’にであり、Ｔ
は絶対温度であり、ｑは電子の電荷である。Ｖｔは室温
で約２３ｍＶの値を有するから、小信号に対する負のコ
ンダクタンスは約 ■。

である。

動作時には、これにより生ずる負のコンダクタンスが同
調回路の損失を大きくする正のコンダクタンスと並列に
入り、従って並列損失コンダクタンスの値が小さくなり
、実効Ｑが大きくなる。

上述した回路では負性抵抗は差動増幅器の伝達関数が線
形な領域、即ちせん頭値が約５０ｍＶ以下の差動信号に
対してしかきいてこない。これより大きい信号を取り扱
えるようにしたい時は１−ランジスタＴＲ３，ＴＲ４の
エミッタ回路内にイ」加的抵抗を設けることにより負性
抵抗回路の活性範囲を広げる。便宜上これらのイ」加的
抵抗を抵抗Ｒ５、Ｒ６で表した。しかし、こうすると確
かに付加的エミッタ抵抗がない場合に比較して大信号に
対する直線性が良くなるが、同し値の負のコンダクタン
スを得るのに一層大きな電流が必要となるという不所望
な効果が生ずる。

負性抵抗の量を調整し、共振回路１４両端間の正味の抵
抗が負になるようにすると、周波数逓倍回路は入力周波
数の適当な高調波にロックされた発振器となる。

所望とあらばガリウムひ素装置のような電界効果装置の
如き他のタイプのトランジスタを用いてこの回路を作る
ことができる。更に、終止電流１０のレベルを定めるに
当たっては負性抵抗回路２２が制御されない発振状態に
入らないように選択しなければならない。抵抗Ｒ１ない
しＲ４の値は計算できるが抵抗Ｒ３及びＲ４の値を定め
るに当たっては温度に依存しない良好な許容可能なプリ
ングレンジ（ｐｕｌｌｉｎｇ　ｒａｎｇｅ）が得られる
と共に、出力導線１６及び１８に負荷を接続した時高い
Ｑが得られるようにしなければならない。電流Ｉ０が大
きく、電流Ｉｔが小さい場合には、回路が発振する傾向
にあり、プリングレンジも狭い。逆に、ｔ。

を小さくし、■、を大きくすると負性抵抗の影響が無視
できる程小さくなる。抵抗Ｒ５とＲ６を設ける場合は、
両者の抵抗値をほぼ等しくする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る周波数逓倍回路のブロック図、 第２図は本発明の一実施例の回路図である。 １０・・・倍周器　１２・・・発振器 １４・・・ＬＣ並列共振回路　１６．１８・・・出力導
線２０・・・抵抗　２２・・・負性抵抗 ２４　、２６・・・電流源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　基本周波数と入力信号の周波数の高調波とを生し
   、出力端子を次段に接続した手段と、これらの出力端子
   に接続され、両端間に生ずる信号の周波数を選択する周
   波数選択回路と上記出力端子に接続された負性抵抗とを
   設けたことを特徴とする周波数逓倍回路。 ２、基本周波数とその高調波とを生ずる手段が硬い制限
   回路を具えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の周波数逓倍回路。 ３、　同じ導電形の第１と第２の能動素子を具える差動
   増幅回路と、第１の能動素子の制御電極に接続された発
   振器回路と、第１と第２の能動素子の出力能動素子の出
   力電極間に結合され、発振器周波数又はその奇数番高調
   波に同調させることができ、出力導線を両端から取り出
   した共振回路と、共振回路の両端間に接続され、出力側
   に接続される次段の負荷の影響を小さくする負性抵抗回
   路とを設けたことを特徴とする周波数逓倍回路。 ４、負性抵抗回路が同じ導電形の第３と第４の能動素子
   を具え、それらの入力電極を互いに接続して電流源に結
   合し、出力電極を共振回路の各側の一方に接続し、制御
   電極を第３と第４の能動素子の出力電極に交差接続した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の周波数逓
   倍回路。 ５、第３と第４の能動素子の人力電極と電流源との間に
   夫々抵抗装置を接続したことを特徴とする特許請求の範
   囲第４項記載の周波数逓倍回路。 ６、第１と第２の能動素子の出力電極を夫々抵抗を介し
   て共振回路に接続したことを特徴とする特許請求の範囲
   第３項、第４項又は第５項記載の周波数逓倍回路。 ７、　共振回路の両端を抵抗を介して電源ラインに結合
   したことを特徴とする特許請求の範囲第３項ないし第６
   項のいずれか一項に記載の周波数逓倍回路。 ８．　負性抵抗の大きさを調整する手段を設け、共振回
   路の両端間の正味の抵抗を負にし、回路がこれに応して
   人力周波数の適当な高調波にロックされた発振器を形成
   するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第３項
   ないし第７項のいずれか一項に記載の周波数逓倍回路。