JPS61230408A - 可変周波数発振器 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、オーディオ機器、ビデイオ機器、伝送機器、
記録再生機器、自動制御機器、その他、多くの機器で利
用することができる可変周波数発振器に関する。

（従来の技術） 第６図は、カラーテレビジョン受像機における自動位相
制御方式の色同期回路、その他、多くの電子回路におけ
る自動周波数制御回路などに好適に用いられるとともに
、集積回路化も容易な可変周波数発振器として、本出願
人会社等によって提案され、特公昭５７−２８２１８号
公報によって開示された従来例の可変周波数発振器のブ
ロック図である。

第６図示の可変周波数発振器において、１は増幅器、２
は加算器、３は共振回路または帯域濾波器、４は位相推
移回路、５は制御電圧Ｖｃによって出力信号の極性及び
振幅が可変となされる極性及び振幅制御回路であって、
前記した増幅器１と加算器２と共振回路または帯域濾波
器３などは。

環状に正帰還路を形成するように接続されて、主発振ル
ープを構成しており、前記した主発振ループ内に設けら
れている共振回路または帯域濾波器３の出力側は加算器
２の第２の入力端子との間には、位相推移回路４と極性
及び振幅制御回路５との縦続接続回路が接続されること
によって可変周波数発振器が構成されている。

さて、第６図に示されている従来の可変周波数発振器に
おいて、主発振ループをなす前記した環状の正帰還路は
、増幅器１の出力信号ａが加算器２における第１の入力
として加えられ、加算器２の出力信号すが共振回路また
は帯域濾波器３により信号ａ′となされて増幅器１の入
力側に正帰還されるように構成されている。

そして、前記した主発振ループ中の加算器２の出力信号
すは、それの第２人力Ｃが印加されていない状態におい
ては、それの第１の入力信号ａと同位相となって、主発
振ループは共振回路または帯域濾波器３の位相特性に従
った周波数で発振を行ない、この状態での発振周波数が
可変周波数発振器の中心周波数を決定する。

前記した従来例の可変周波数発振器における発振周波数
の可変動作を説明すると次のとおりである。すなわち、
第６図示の可変周波数発振器における主発振ループに接
続されている位相推移回路４からは、それの入力信号ａ
′に対して一定の遅れ位相または進み位相を示す出力信
号Ｃが出力されるが、前記の信号Ｃは極性及び振幅制御
回路５によって信号Ｃ′となされて主発振ループ中に設
けられている加算器２に対してそれの第２の入力として
供給される。

前記した極性及び振幅制御回路５は、それの極性及び振
幅が制御電圧Ｖｃに応じて可変できるようなものとして
構成されている（具体的な構成例は、特公昭５７−２８
２１８号公報を参照されるとよい）から、極性及び振幅
制御回路５の出力信号Ｃ′の極性及び振幅は制御電圧Ｖ
ｃに応じて、第７図示のように例えばＣ′〜−Ｃ′の範
囲にわたって可変制御される。

その結果、加算器２の出力信号すは、極性及び振幅制御
回路５に加えられた制御電圧Ｖｃによって、第７図中の
ａ　−ｃ’からａ　＋　ｃ’までの範囲にわたって可変
制御されるので、第６図示の従来の可変周波数発振器は
それの発振周波数が、共振回路または帯域濾波器３の位
相特性に従って可変される可変周波数発振器を構成して
いる。

（発明が解決しようとする問題点） 第６図及び第７図を参照して説明した従来の可変周波数
発振器では、それの発振条件として主発振ループの一巡
位相が同相であることが必要とされるが、一般に、増幅
器１はそれを構成している素子の特性によって必らず位
相遅れを伴なっているものになっている。

それで、前記した第６図示の従来の可変周波数発振器に
おいて発振条件が満足されるように主発振ループの一巡
位相を同相にするためには、共振回路または帯域濾波器
３を位相進みの状態にして、前記した増幅器１で発生す
る位相遅れを相殺しなければならない。

その場合に、発振周波数を共振回路または帯域濾波器３
の共振周波数より適度にずらすことにより位相進みの状
態にして、増幅器１で生じている位相遅れが相殺される
ようにすることは可能であるが、このような手段を適用
したのでは発振器の周波数制御特性が発振中心周波数に
対して非対称になるという不都合が生じる。

共振回路または帯域濾波器３の位相特性が直線性を示す
範囲は＋４５度から一４５度の範囲であるから、増幅器
１が例えば−４５度に近い大きな位相遅れを発生する場
合には１発振器はそれの周波数制御特性が著るしい非対
称性を示すものになる。

また、たとえ、前記のような著るしい非対称性を示す周
波数制御特性が発振器に許容されたとしても、その発振
器においては、Ｊ！！振周波周波数振回路または帯域濾
波器３の本来の共振周波数から大巾にずれることになる
から、その結果として主発振ループの一巡利得が低下し
て、発振が停止したり、発振状態が不安定になる等、使
用に耐えないものになる。

また、第６図に示す従来の可変周波数発振器では、共振
回路または帯域濾波器３にインダクタンスまたは固定振
動子を用い、また１位相推移回路４にインダクタンスを
用いているために、それの集積回路化に際して、前記の
構成素子を集積回路の内部素子とすることが困難であり
、したがって、加算器２の出力端子と増幅器１の入力端
子と、極性及び振幅制御回路５の入力端子とをそれぞれ
外部端子にすることが必要になるが、集積回路において
外部端子が必要にされるということは集積回路化に不利
であることは周知のとおりである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、増幅器と、加算器と、共振回路または帯域濾
波器と、進相回路などを環状に正帰還路が形成されるよ
うに接続して主発振ループを構成させ、また、前記の主
発振ループ内に設けられた進相回路と加算器における第
２人力の入力端子との間に、−９０度移相回路と極性及
び振幅制御回路との縦続接続回路を設けて、前記の極性
及び振幅制御回路の出力信号の極性及び振幅を制御する
ことにより１発振周波数が可変となされるようにした可
変周波数発振器を提供するものである。

（実施例） 第１［は本発明の可変周波数発振器の一実施例のブロッ
ク図、第２図は本発明の可変周波数発振器における主発
振ループの位相を示すベクトル図。

第３図は本発明の可変周波数発振器における位相制御の
原理を説明するためのベクトル図である。

第１図に示す本発明の可変周波数発振器において、既述
した第６図について説明した従来の可変周波数発振器に
おける構成部分と対応する構成部分には、第６図中で使
用した図面符号と同一の図面符号が付されている。

第１図において、１は増幅器、２は加算器、３は共振回
路または帯域濾波器、５は極性及び振幅制御回路、６は
進相回路、７は一９０度移相回路であって、増幅器ｌと
加算器２．と共振回路または帯域濾波器３と進相回路６
とは環状に正帰還路を形成するように接続されて、主発
振ループを構成しており、また、進相回路６の出力側と
加算器２における第２の入力端子との間には、−９０度
の移相回路７と極性及び振幅制御回路５との縦続接続回
路が接続されている。

前記した増幅器１の出力信号ｄは加算器２へそれの一方
入力として供給されており、加算器２の出力信号ｅは共
振回路または帯域濾波器３により信号ｆとされて進相回
路６に与えられ、進相回路６からの出力信号ｄ′は増幅
器１の入力側へ正帰還されており、前記の環状の正帰還
路は一巡の主発振ループを構成している。

前記した主発振ループにおける各信号の位相関係を第２
図について説明すると次のとおりである。

増幅器ｌの出力信号ｄは、それの入力信号ｄ′に対して
角度θの位相遅れを有しているが、前記の信号ｄ′は進
相回路６によってそれの入力信号ｆに対して予め角度φ
の位相進みが与えられているので前記した位相遅れが相
殺され、増幅器１の出力信号ｄ′は共振回路または帯域
濾波器３の出力信号に対して角度（φ−θ）の位相差を
有しているものになっている。

また、加算器２の出力信号ｅは加算器７に対し、それの
第２の入力が供給されていない状態においては、それの
第１人力への入力信号ｄと同位相になる。従って主発振
ループにおいては、共振回路または帯域濾波器３の位相
特性に従い、加算器２の出力信号ｅと共振回路または帯
域濾波器３からの出力信号ｆどの位相差が−（φ−〇）
となる周波数で、−巡位相が同相になって発振を行ない
、この状態での発振周波数が可変周波数発振器の中心周
波数を決定する。

次に、第１図に示されている可変周波数発振器における
発振周波数の可変動作について説明する。

前記した主発振ループに接続さ九でいる一９０度の移相
回路７からは、それへの入力信号ｄ′に対して９０度だ
け位相が遅れている信号ｇが出力する。

前記した移相回路７からの出力信号ｇは、極性及び振幅
制御回路５によって信号ｇ′となされて、前記した主発
振ループ内に設けられている加算器２における第２人力
の入力端子に供給される。

前記した極性及び振幅制御回路５として、その出力信号
ｇ′の振幅及び極性を制御電圧Ｖｃによって可変制御で
きる構成にすると、共振回路または帯域濾波器３の出力
信号ｇ′の極性及び振幅は、制御電圧Ｖｃに応じて第３
図に示されているように、例えばｇ′〜−ｇ′の範囲に
わたって可変制御されることになる。

ところで、極性及び振幅制御回路５における入力信号ｇ
と出力信号ｇ′との位相関係は、主発振ループに設けら
れている増幅器１の場合と同様に角度θの位相遅れを有
するから、加算器２において前記の２つの入力信号ｄと
ｇ′とは互に直交関係に維持される。

その結果、加算器２の出力信号ｅは制御電圧Ｖｃによっ
て、第３図中のｄ−ｇ′からｄ＋ｇ″までの範囲にわた
って対称性よく可変制御され、第１図示の可変周波数発
振器の発振周波数は、共振回路または帯域濾波器３の位
相特性によって可変されるので、第１図示の可変周波数
発振器は極性及び振幅制御回路５に与えられる制御電圧
Ｖｃに応じて発振周波数が可変となされる可変周波数発
振器を構成していることになる。

前記のように、第１図に示されている本発明の可変周波
数発振器は、それの主発振ループにおける増幅器１の位
相遅れθと、進相回路７の位相進みφとが互に相殺され
るものであるから、前記の増幅器１の位相遅れθと、進
相回路７の位相進みφとがθ＝φであれば、共振回路ま
たは帯域濾波器３の共振周波数と主発振ループの発振周
波数とは一致する。

ところで、前記した増幅器１の位相遅れθと、進相回路
７の位相進みφとがθくφ　の場合には、共振回路また
は帯域濾波器３の共振周波数における位相特性を、角度
（φ−θ）だけ位相遅れとすることにより、共振回路ま
たは帯域濾波器３の共振周波数と主発振ループの発振周
波数とを一致させることができる。

また、前記した増幅器ｌの位相遅れθと、進相回路７の
位相進みφとがθ〉φ　の場合には、共振回路または帯
域濾波器３の共振周波数における位相特性を、角度（Ｏ
−φ）だけ位相進みとすることにより、共振回路または
帯域濾波器３の共振周波数と主発振ループの発振周波数
とを一致させることができる。

そして、前記のように共振回路または帯域濾波器３に要
求される（φ−θ）で示される位相遅れの移相量と、（
θ−φ）で示される位相進みの移相量とは、ともに僅か
の移相量であるから、それの実現は容易である。

第４図は、前記のように（φ−０）で示される位相遅れ
の移相量または、（０−φ）で示される位相進みの移相
量とが実現されるような共振回路または帯域濾波器３を
、水晶振動子等の固定振動子を用いて構成した場合の構
成例を示したものである。

第４図の（ａ）は、固定振動子８の負荷として、抵抗及
びコンデンサからなる位相遅れ回路網９を用い、共振回
路または帯域濾波器３からの出力信号ｆが、それの入力
信号ｅに対して所定の位相遅れが、それの共振周波数に
おいて得られるように構成した場合の例であり、また、
第４図の（ｂ）は。

固定振動子８の負荷として、抵抗及びコンデンサからな
る位相進み回路網１０を用い、共振回路または帯域濾波
器３からの出力信号ｆが、それの入力信号ｅに対して所
定の位相進みが、それの共振周波数において得られるよ
うに構成した場合の例である。

また、第１図に示されている可変周波数発振器で用いら
れている進相回路６と一９０度移相回路７とは、それを
例えば第５図に示されているように一体的に構成して１
回路の簡素化及び特性の安定化が達成されるようにする
ことは望ましい実施の態様である。

第５図において、１１は例えばエミッタフォロア回路等
のバッファ回路であり、また、１２は前記したバッファ
回路１１の出力側に接続された抵抗、１３は前記の抵抗
１２に直列接続されているコンデンサである。

前記の第５図示の回路配置において、バッファ回路１１
の入力信号がｆのときに、それからの出力信号もｆであ
り、またコンデンサ１３に発生する信号はｇとなる。周
知のように、抵抗とコンデンサとの直列接続回路におい
て、抵抗とコンデンサとにそれぞれ発生する電圧は互に
直交関係をなすので、抵抗１２からの出力信号（ｆ−ｇ
）は入力信号に対して位相が進んでいる状態になってお
り、それは第１図示の可変周波数発振器における進相回
路６の出力信号ｄ′になる。また、出力信号ｇは前記の
信号ｄ′に対して９０度の位相遅れの信号となり、それ
は第１図示の可変周波数発振器における一９０度移相回
路７の出力信号になる。

前記の第５図に例示した回路における２つの出力信号、
すなわち、信号ｄ’（すなわち、ｆ−ｇ）と信号ｇとの
直交関係は常に保たれるものであるから、２つの回路を
集積回路化して抵抗１２とコンデンサ１３とを内蔵した
場合に、抵抗値と容量値との偏差が大きい際にでも何等
の不都合も生じない。

なお、前記の抵抗１２とコンデンサ１３とは、それらが
直列接続されていさえすれば、接続の順序とは無関係に
、抵抗１２に発生する信号を進相回路６の出力信号ｄと
し、また、コンデンサ１３に発生する信号を９０度移相
回路７の出力信号ｇとすればよいのである。

（効果） 以上、詳細に説明したところから明らかなように、本発
明の可変周波数発振器は増幅器と、加算器と、共振回路
または帯域濾波器と、進相回路などを環状に正帰還路が
形成されるように接続して主発振ループを構成させ、ま
た、前記の主発振ループ内に設けられた進相回路と加算
器における第２人力の入力端子との間に、−９０度移相
回路と極性及び振幅制御回路との縦続接続回路を設けて
、前記の極性及び振幅制御回路の出力信号の極性及び振
幅を制御することにより、発振周波数が可変となされる
ようにした可変周波数発振器であるから、主発振ループ
内に設けられている増幅器１に位相遅れがあったとして
も、その位相遅れは進相回路６によって相殺されるから
、共振回路または帯域濾波器３の共振周波数において、
主発振ループをそれの一巡位相が同相となるような状態
で発振させることができるのであり、したがって１本発
明によれば、発振中心周波数に対して対称性の良好な周
波数制御特性を有する安定度の高い可変周波数発振器を
容易に実現することができる。

また１本発明の可変周波数発振器において、それの進相
回路６と一９０度移相回路７として、インダクタンスを
用いないで構成したものを用いると、それらの回路が集
積回路に内蔵することができ、かつ、前記の回路の内蔵
によっても余分の外部端子が必要とされず、外部端子と
しては共振回路または帯域濾波器３の入出力用の外部端
子だけでよく、集積回路の集積度を高める上での利点が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の可変周波数発振器の一実施例のブロ
ック図、第２図及び第３図ならびに第７図は説明用のベ
クトル図、第４図及び第５図は繍成部品の構成例を示す
回路図、第６図は従来の可変周波数発振器のブロック図
である。 １・・・増幅器、２・・・加算器、３・・・共振回路ま
たは帯域濾波器、４・・・位相推移回路、５・・・極性
及び振幅制御回路、６・・・進相回路、７・・・−９０
度移相回路、８・・・固定共振子、９・・・位相遅れ回
路網、１０・・・位相進み回路網、１１・・・バッファ
回路、１２・・−抵抗、１３・・・コンデンサ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、増幅器と、加算器と、共振回路または帯域濾波器と
   、進相回路などを環状に正帰還路が形成されるように接
   続して主発振ループを構成させ、また、前記の主発振ル
   ープ内に設けられた進相回路と加算器における第２入力
   の入力端子との間に、−９０度移相回路と極性及び振幅
   制御回路との縦続接続回路を設けて、前記の極性及び振
   幅制御回路の出力信号の極性及び振幅を制御することに
   より、発振周波数が可変となされるようにした可変周波
   数発振器 ２、主発振ループ内に設けられている進相回路と、縦続
   接続回路内の−９０度移相回路として、抵抗と容量とに
   よる直列回路網で一体に構成したものを用いてなる特許
   請求の範囲第１項に記載の可変周波数発振器 ３、共振回路における入出力間の位相を進相または遅相
   させるのに、主発振ループ内に設けられている共振回路
   または帯域濾波器における固定共振子と抵抗と容量とを
   用いるようにした特許請求の範囲第１項に記載の可変周
   波数発振器