JPS61253919A - Cr積ばらつき自己補正装置 - Google Patents

Cr積ばらつき自己補正装置

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JPS61253919A
JPS61253919A JP9573785A JP9573785A JPS61253919A JP S61253919 A JPS61253919 A JP S61253919A JP 9573785 A JP9573785 A JP 9573785A JP 9573785 A JP9573785 A JP 9573785A JP S61253919 A JPS61253919 A JP S61253919A
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栄治 茂呂
Makoto Shiomi
誠 塩見
Kuniaki Miura
三浦 邦昭
Isao Fukushima
福島 勇夫
Shigeaki Kanari
金成 重明
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は高周波動作可能なエミッタ結合形マルチ・バイ
ブレータに関し、特に、発振器をIC内lこ完全に内蔵
する時に生じる発振周波数のばらつきを自己補正するシ
ステムに用いて好適なエミッタ結合形マルチ・バイブレ
ータに関する。
〔発明の背景〕
エミッタ結合形マルチ・バイブレータは、高周波発揚可
能であり、回路構成が左右対称形であるため、トランジ
スタ及び抵抗が比精度良く作れるという利点を有してい
る0したがって%咳マルチ・バイブレータはICC内路
路して非常に適している0このマルチ・バイブレータは
刊行物、近代科学社発行「アナログ集積回路」第333
,334員に記載されている。
第2図は、IC化したエミッタ結合形マルチeバイブレ
ータの従来回路の一例を示す0図において、1はダイオ
ード、2〜9はトランジスタ、 10〜15は抵抗、1
9は定電圧源、21は可変電圧源に接続することで発振
周波数を制御することができる周波数制御端子、22.
23はIC外部端子、24は外部接続容量% 40およ
び41は発振信号出力端子である〇 また、第3図は第2図の回路の主要個所の信号波形を示
し、同図(4)、 (B) 、 (Cり 、(9)はそ
れぞれ、第2図のV&g Vb@ V6およびv4の発
振波形を示す〇以下に、第2図の回路の動作原理を説明
する。
第2図に詔いて抵抗12.13の値は等しく選ばれてい
る。すなわち、抵抗12および13の値をそれぞれR□
、亀、とすると1次の関係が成立するO R1鵞″″R,j−R このとき、抵抗12.13に流れるIEfi値は等しく
なる。これを!。とする@また、容量24の容量値をC
とすると、 T フX 丁# 2(Woo  vA) という関係が成立しこの回路の発揚周期Tは、(1)式
のように表わすことができる0T−40(Woo  M
A)/IQ    −−−(1)また1発振周波数fは f−1/T=I6/4C(Voo−Vl)  ”・・・
・”・(2)と表わすことができる〇 また、周波数制御端子21に加えられた電圧をVttと
すれば、次の(3)式が成立するOIo = (Vtt
−VBI ) /R−−−(3)したがって% (z)
、(a)式より1発振周波数は次の(4)式のように表
わすことができる0f−(Vtt−vBl)/4CR(
Voo−VA)  −・・+・m(4)上記(4)式よ
り、第2図の発振器の発振周波数fはCR積に逆比例す
ることがわかる0ところで、第2図において、容量24
は外部接続端子を通して接続される外付は容量である0
この容量をIC回路内に内蔵することを考えると、CR
積の絶対値ばらつきが問題となる0実際、IC内で作ら
れる抵抗や容量の絶対値ばらつきは、±15%〜20%
とかなり大きい。このため、容量24をMO8容量や接
合容量で作成することにより、単純にIC回路内に内蔵
した場合、発振周波数f (oelloR)は大きくば
らつくことになる〇 このOR積の絶対値ばらつきに起因する発振周波数fの
ばらつきを自己補正するシステムが本出願人によって既
に提案されている。
以下に、この自己補正システムの概略について説明する
第4図は、該自己補正システムのブロック図を示す。2
5は基準発振iS(例えば水晶発振子を用いた安定な発
振器)、26は位相検波器、27は低域通過フィルタ(
μ下LPFと略す)、28は電圧制御形見振器(以下V
COと略す)、29は前記各構成!!素から成るCRば
らつき自己補正信号発生装置、30は該自己補正信号に
より補正される被補正VC0,31はCRばらつき自己
補正信号である〇 前記(4)式で代表される様に、発振器の発振周波数は
一般にCR積に比例する。したがって。
VCo 28 の発振周波数をr、  、 VCO30
の発振周波数をf。
とすると、 f 、 −K2O,几、     ・・・・・・・・・
(5)fg = Kt/ Ctl’Lt      −
・・・・・・・・(6)と表わすことができる。
ここに、 K、 、 K、は比同係数s CIRIはV
CO28のCR積、C1島はVCO30のCR積である
第2図の回路を第4図のVCo 2 g  として用い
るとすれば、(4)式と(5)式との比較により、Kt
=(Vt+−’/Bl)/4(V□o  VA)  −
−−(7)と表わされる。
今、説明を簡略化するために、同波数制御端子21への
印加電圧v!Iを固定電圧と考えれば、K。
は定数と見なおすことができる。K、についても同様に
定数と見なすことができる。
fg4図のCRばらつき自己補正信号発生装置29は、
 Phase −Locked −Loo、p  (I
lb下PLI、  と略す)を構成している◎以下は、
該CRばらつき自己補正信号発生装置29をPLL 2
9  と呼ぶことにする。ただし、該PLL 2 G 
 において特に注目すべき所は、VCO28の容量C3
およびvcoa。
の容量C3は可変容量ダイオードを用い、VCO発振周
波数制御信号31は、該可変容量ダイオードの容量値C
3およびC3を変化させるための逆方向印加電圧信号と
する点である。該PLL29のシステムにおいては%V
C02B の発振周波数f。
は、容量値CIが変化することで基準発振器25の発振
周波数frに一致する。
今、(5)式においてKlを定数と見なせば、発振周波
数 f、はC,R,積にのみ依存する0絶対値ばらつき
が無いときのC3およびR,の値(例えば、設計値)を
それぞれC+a e R2Oとし、このとき発振周波数
をflllとすれば、 fl。−K+/C+o几、。     ・・・・・・・
・・(8)となるOK、 、 C,。、  R,0の値
を適当に選ぶことで、 f、。−= fr     ・・・・・・・・・(9)
となる様に設計すれば、(8) 、 (9) 式よりf
r = Kl/CtoR+o     −−−(10)
となる〇 ところで、実際の回路では、VC028の抵抗R1の絶
対値ばらつきにより、一般にR1〜R3゜となる0しか
し、この場合においても、第4図のPLL 29  が
ロック状態にあれば、常に次の関係式が成り立つ@ fr = Kl/ClR1・・・・・−・−(11)(
1G) l (11)式の比較から、C+l’Lt −
010B1g1    −−−(12)の関係が保たれ
るようにすることができることが解る◎すなわち、制御
信号31により、可変容量ダイオードの容量値C3が C,−C,。R1゜/も    ・・・・・・・・・(
13)なる直をとるように変化することが解る0以上の
機構により% PLLシステムが非動作時の01馬積に
絶対値ばらつきが生じても、PLL29がロック状態に
入れば、該ばらつきは容量値C1の変化により吸収され
s  (12)式の関係が成立するO 第4図のVCo 30  において1発振周波数f。
を決定する抵抗および容量の設計値R,0,C,。を、
VCo 2 g の抵抗R1゜およびC1゜と比精度良
く設計する◎すなわち1次の関係が成立するように設計
する0 nto−αR1(11cto−βC1e   −・・・
・・・(14)これをIC回路に実装すると%VC03
0の前記抵抗および容量の値−およびCIは前記VC0
2gの抵抗R1およびC8と比精度良く作成できるの 
       2で、次の関係が成立する◎ R1−αR1* c、−βC8 したがりて、 C,ヘーαβC,R,・・・・・・・・・(15)の関
係が成り立つ0 ココで、第4図に示す様に、VC02gとvcoa。
を同一の制御信号31で制御すれば、PLL29がロッ
ク状態に入ると1式(12) I (14) I (I
s)より c*Rt−αβC,a。
一αβC111R16 1C1O絢O となり、VC030のC,R,積の絶対値ばらつきも吸
収される0このとき咳VCOの発振周波数f。
はばらつきの無い所望の発振周波数f、。に一致するO 以上説明した様なCR積絶対値ばらつきの自己補正シス
テムに詔いて、VC028あるいはvco a o  
として、第2図に示す様なエミッタ結合形マルチ・バイ
ブレータを用いる事を考えると、回路構成に工夫が必殻
となる〇 〔発明の目的〕 本発明の目的は、第4図番こ示すシステムのvco z
 s および30として用いることができ、かつIC内
回路として好適な回路構成を有するエミッタ結合形マル
チ・バイブレータを提供するにある◎ 〔発明の概要〕 本発明の特徴は、従来のエミッタ結合形マルチーバイブ
レータの容量に代えて逆向きに直列接続されたパリキャ
ップ対を用い、中央接続部に制御電圧を印加する方式に
より、印加電圧を常に逆方向にすること、およびこの条
件を満たしながら制御電圧−ζよる可変が可能であるこ
とという条件を満足するエミッタ結合形マルチ・バイブ
レータを提供した点、および容量を自薦化したCR積ば
らつき無lIl整化回路に用いて好適なエミッタ結合形
マルチ・バイブレータを提供した点にある。
〔発明の実施例〕 以下に、本発明の一実施例を第1図により説明する0図
において、16は抵抗、1フおよび18は可変容量ダイ
オード、20は可変容量ダイオード制御電圧印加端子で
ある0上記以外の符号は第2図と同−又は同等物を示す
0 発振の原理は第2図の従来例と同様であるので詳細な説
明は省略する0 本実IIA例は、第1図に示されているように、可変容
量ダイオード17詔よび18のアノード側を共通とし、
カソード側をトランジスタ6のコレクタおよびトランジ
スタ7のコレクタにそれぞれ接続する0該2つの可変容
量ダイオード17.18は、完全に特注の揃ったものが
望ましいOこのとき、該2つの可変容量ダイオードのカ
ソードの電位は、第3図(ト)および(6)に示す様な
変化をする0同図(4)、@の平均電位は、いずれもv
o。−2VB□である〇 今、端子20から。
■、。<vo。−2v□    ・・・・・・・・・(
16)なる関係を満足する様な電圧当。を印加すれば、
該2つの可変容量ダイオードには Vj −Voa−2VBl −Two(>O)なる電圧
Vjが常に逆方向に印加されるOよりて(16)式を満
たす範囲で端子20の印加電圧V、。
を変化させることにより、可変容量ダイオード17.1
8の容量値を変化させることができ、第1図の回路の発
振周波数を変化させることができるO また、可変容量ダイオード17.18の接続方法は、第
5図の様にカソード側を共通にしても同様の動作状態が
得られる。ただし、このときは式(16)に代り次の条
件式を満たすことが必要となるO ■、。〉voa−2VB!・・・・・・・・・(6′)
条件式(6′)が満たされることにより、可変容量ダイ
オード印加電圧は逆方向に保たれる。
抵抗16の値の選び方は制御電圧V、。と関連して選ぶ
必要がある。端子20に印加される制御電圧V、。が直
流もしくは低周波であれば(ガえば。
PLL  引込み後)、抵抗16のインピーダンスを十
分大きく選ぶことで、可変容量側から制御端子20側を
見たときのインピーダンスを等測的に無限大と見なすこ
とができる。このようにすると発振器の発振出力が端子
20側へ漏れないという利点がある。
また、可変容量ダイオード17および1Bの容量値CI
? + C1Bを1例えば、 Cj7” cts ” zc、。
と選ぶことで、第2図の回路と同様の発振状態が得られ
る〇 端子20に印加される電圧v2゜が高周波信号で、それ
に応答して周波数が変化する様なVCOを第1図におい
て実現することが必要な場合(例えばPLL 引込み過
程)には、抵抗16と可変容量ダイオード17.18で
構成されるLPFが問題となる0 Cst −C+s ”’ Cj      ・・・・・
・・・・(17)とすると、カットオフ周波数f。は、
おおよそfo−1/4πCJRs s    ・・・・
・・・・・(IB)となる。このことを考慮して抵抗1
6の値Rhaは選ばれなければならない〇 この様にして定数設計された第1図の発振器の発振周波
数は、(2)式に を代入することで次の様に求められる。
r = Io/2Cj(Voo  vA)    −−
−(zo)以上述べた本実施例によれば、次のような効
果がある〇 本実施例のエミッタ結合形マルチ・バイブレータは、P
LLを基本原理とするCR積絶対値ばらつき自己補正シ
ステムに用いるのに適している0すなわち、2個の可変
容量ダイオードの共通接続端子に、PLL 29  の
LPF 27  から出力された逆バイアスの制御′電
圧を印加するようにするだけの簡単な構成で、前記自己
補正システムのVCO28およびVCO30として通用
することができる。
この場合、VC02g  として用いる場合は第1図の
発振器の端子21に固定電圧を印加する0また。VCO
30として用いる場合は、端子20に印加された制御信
号により発振中心周波数foのばらつきが補正された状
態で、端子21に可変電圧源から適当な電圧を印加する
。このようにして。
VCO本来の周波数可変動作を行なわせるようにすれば
よい。
また、本実施例によれば、前記可変容量ダイオードの共
通接続端子に接続された抵抗16の値現。を適当な大き
さに選び抵抗16と可変容量ダ ′イオード17.18
で構成されるLPFのカットオフ局波数f。((1g)
式参照)が所望の大きさになるようにすると、PLL2
9のLPF 27を前記抵抗16と可変容量ダイオード
17.18で代用することができ、回路素子が節約でき
るという大きな効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、エミッタ結合形マルチ・バイブレータ
に組込まれる容量を、可変容量ダイオード化したので、
第4図のCR積ばらつき自己補正シス亨ムにおけるVC
o 2 g  あるいはVCo 30として用いること
ができるという効果がある。
また、このため、高周波動作が必要なりCOを。
発振中心周波数foのばらつきを自己補正するシステム
のIC内に完全に内蔵化する事が可能となった。さらに
、これによりICピン数の削減、 VCO発振中心周波
数f。の調整工程削減ができ、経済性の向上を計ること
ができる。
また%VCO28とVCO30を同様の構成の発振器を
用いるなどして両者の温特を揃えておけば。
温特の自己補正も同時になされ、性能の向上を計ること
ができる。
フ さらに、2個のoJ変容量ダイオードの共通接続点に接
続される抵抗の大きさを適当に選ぶと、該抵抗と可変容
量ダイオードとによりLPFを兼用させることができる
0このため1回路部品が節約でき、回路構成が簡単にな
ると共に、経済的な効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路図、第2図は従来のエ
ミッタ結合形マルチ・バイブレータの回路図、第3図は
第1図および第2図の発振信号の波形図、第4図はCR
ばらつき自己補正システムのブロック図、第5図は前記
実施例の一変形例の要部回路図を示す。 17〜18・・・可変容量ダイオード、19・・・定電
圧源% 20・・・可変容量ダイオード制御電圧印加端
子、21・・・周波数制御端子、25・・・基準発振器
、26・・・位相検波器% 27・・・LPF、2B・
・・VCO,29・・・CRばらつき自己補正信号発生
装置(PLL シフ!、テム)、3 G ・VCo  
、  31−・・CRばらつき自己補正信号〇 代理人 弁理士  平  木  道  夫第1図 cc 第  5Wi 第2図 第3図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)発振に必要な正帰還回路を構成するために互いの
    コレクタ反転出力を相手のベース入力とする一対のトラ
    ンジスタと、該一対のトランジスタのコレクタ負荷抵抗
    と、該一対のトランジスタのエミッタに接続された定電
    流回路と、該一対のトランジスタの両エミッタ間に接続
    されたタイミング容量より成るエミッタ結合形マルチバ
    イブレータにおいて、アノード共通もしくはカソード共
    通な一対の可変容量ダイオードを該タイミング容量とし
    て用い、共通端子を該可変容量ダイオードの容量値を変
    化させるための制御電圧印加端子とし、該共通端子と該
    制御電圧印加端子との間に抵抗を接続したことを特徴と
    するエミッタ結合形マルチ・バイブレータ。
  2. (2)前記可変容量ダイオードと前記抵抗とにより、ロ
    ーパスフィルタを形成したことを特徴とする前記特許請
    求の範囲第1項記載のエミッタ結合形マルチ・バイブレ
    ータ。
  3. (3)前記エミッタ結合形マルチ・バイブレータを、I
    C化したことを特徴とする前記特許請求の範囲第1項お
    よび第2項のいずれかに記載のエミッタ結合形マルチ・
    バイブレータ。
  4. (4)前記エミッタ結合形マルチ・バイブレータを、C
    Rばらつき自己補正信号発生装置のVCOに用いたこと
    を特徴とする前記特許請求の範囲第1項〜第3項のいず
    れかに記載のエミッタ結合形マルチ・バイブレータ。
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