JPS6271320A - 電流制御発振器 - Google Patents

電流制御発振器

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JPS6271320A
JPS6271320A JP60211406A JP21140685A JPS6271320A JP S6271320 A JPS6271320 A JP S6271320A JP 60211406 A JP60211406 A JP 60211406A JP 21140685 A JP21140685 A JP 21140685A JP S6271320 A JPS6271320 A JP S6271320A
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JP
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transistor
transistors
emitter
voltage
current
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JP60211406A
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Juichi Hitomi
寿一 人見
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/26Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/28Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
    • H03K3/281Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
    • H03K3/282Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator astable
    • H03K3/2821Emitters connected to one another by using a capacitor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、集積回路化されたFM変調器に用いられる
エミッタ結合形非安定マルチバイブレータ構成の電流制
御発振器に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
第5図は従来のエミッタ結合形非安定マルチバイブレー
タ構成の電流制御発振器の回路例を示した回路図である
。この第5図において、一対のトランジスタ1,2のコ
レクタはそれぞれトランジスタ3,4のエミッタに接続
されている。
また、トランジスタ1のコレクタは抵抗8を介し、トラ
ンジスター2のコレクタは抵抗9を介してともにトラン
ジスタ5のエミッタに接続されている。
さらに、トランジスタ1のコレクタはトランジスタ60
ベース、エミッタ結合を介してトランジスタ2のベース
に接続され、トランジスタ2のコレクタはトランジスタ
のベース、エミッタ結合を介してトランジスタ1のベー
スに接続されている。
前記トランジスタ3,4のベースはともにバイアス回路
を構成する電圧源15に接続されており1両コレクタは
電源電圧v、cに接続されている。
また、前記トランジスタ5のベースおよびコレクタなら
びにトランジスタ6.7のコレクタは電源電圧vccに
接続されている。
なお、トランジスタ6のエミッタは先に述べたようにト
ランジスタ2のベースに接続されているが2分岐され電
流源13を介して接地されている。
同様に、トランジスタのエミッタも分岐され電流源14
を介して接地されている。トランジスタ1,2のエミッ
タはコンデンサ12を介して相互に結合され、それぞれ
制御電流源10゜11を通じて接地されている。
さて、上記の構成による電流制御発振器の動作説明を、
第6図の信号波形図を参照しつつ行うことにする。以下
においては、トランジスタ1.2のコレクタ電位v 、
■ ならびにエミCI      C2 ツタ電位”A11 vI□の時間変化を追って行く。
電流制御発振器の動作は、トランジスタ1,2が交互に
オン、オフの反転を繰シ返して行われるが、まず、時刻
t、においで、トランジスタ1がオンになシ、トランジ
スタ2がオフになった状態を想定する。
このとき、トランジスタ3もオンになっているため、ト
ランジスタ1のコレクタ電位vc、は。
出力端子16の電位よプトランジスタ3の4−ス・エミ
ッタ間電圧v!lE3分低い電位となっている。
出力端子16と電源電圧vcc間の電圧なり0とすれば
、出力端子16の電位はvcc−voであるから、時刻
t、 Kおけるトランジスタ1のコレクタ電位vC1は
、 vc1=vcc−vo−■□、 (1=11)    
  ・・・(1)となっている。
また、トランジスタ2のコレクタ電位vc2ハ、トラン
ジスタ2がオフになっているため、電源電圧vccよシ
もトランジスタ5のベース・エミッタ間電圧v、5だげ
低い電位となっておシ、v02 =vCC−■115 
(t= tl )      −(2)と表わされる。
次に1時刻t1におけるトランジスタ1,2のエミッタ
電位V、1. V、□を考える。ここでトランジスタ7
のベース・エミッタ間電圧をv、7゜オン状態のトラン
ジスタ1のベース・エミッタ間電圧なV□、とすれば、 ■、、=vcc−v□5−v□、−v□、(1=1.)
   ・・・(3)となる。このとき第5図の実線の矢
印で示すごとくコンデンサ12には、入力電流I、□が
流れる。
これによシ、コンデンサ12は実線の矢印の方向の極性
に一定速度で充電され、これに伴ないトランジスタ2の
エミッタ電位V工2は、第6図p)に示すように、時刻
t1以後、一定速度で低下していく。そして、エミッタ
電位V工、がこのまま減少していき、トランジスタ2の
ベース・エミッタ電圧V□2がある値になると、トラン
ジスタ2の状態はオンからオフに反転する。
この反転を起こすエミッタ電圧vBK2の値をV□2(
。旧とし、反転する時刻なt2とすれば、時刻t2にお
けるトランジスタ2のエミッタ電位v02は、 ”12 = ■+2−v+gz(oN) (t= t2
 )     ・”(4)となる。
ここで、vB2はトランジスタ2のベース電位で6’)
、VB□はトランジスタ1のコレクタ電位vc、よシも
トランジスタ6のベース・エミッタ間電圧V□6だげ低
いため、 vB2 =vC1−VBIC6 =”cc −vo −vBM3−vBM6      
 − (5)と表わされ、結局、 ■IC2=”CC−■。−vBzs−vv6−vmz2
toN)(t=t2)  ”・(6)と求まる。
トランジスタ2がオフからオンに反転すると、トラン・
ゾスタ1はオンからオフに反転する。したがって、今度
はトランジスタ1のコレクタ電位■。、が y  : v  −v  (t=t2)      −
47)CI      CCBI3 となシ、トランジスタ2のコレクタ電位vc2は、vc
2=vcc−vo−v□4(1==12)      
・・・(8)になる。そして、時刻t2にオンとなった
トランジスタ2のエミッタ電位v02は、時刻も、のト
ランジスタ2のエミッタ電位v81と同様に、VB =
vcc−”mz5−vr、6−vBM2 (t= t2
 )    ・” (9)となる。ここでV□2はオン
状態のトランジスタ2のベース・エミッタ間電圧を表わ
す。
さて、時刻t2において、トランジスタ2のエミッタ電
位v12は、 vcc −vo−vnzs−vy116−v112 (
ON)     −(1から vcc −vBM5−■□4− v■2       
   ・・・α壇に至るまで、差し引き、 vo+■113 ”−■815+v1112(ON)−
vBM2      ”’ ”増加している。
ここで、トランジスタ3がオン状態のとき。
トランジスタ3とトランジスタ5のそれぞれのコレクタ
に流れる電流が等しくなるように抵抗8が選ばれておシ
、トランジスタ30ベース・エミッタ間電圧vBE5と
トランジスタ5のベース・エミッタ間電圧V□5は等し
い。
したがって、先程の時刻t2におけるトランジスタ2の
エミッタ電圧V。2の増加分 vO+vBN5−’BI5 +vllffi2(ON)
 −vKl2        °°°(6)は、 V□3=vsz5              ・・・
ぐ◆であるから。
vO” vB N’l (ON) −vB 12   
       ”’ (’)となる。これよシ、時刻t
2におけるトランジスタ1のエミッタ電圧v81は1時
刻t2におけるvCC−vKl5−vBM7−vBEl
”’α→から、上記の増加分だけ高い電位となシ。
vKl ”vCc−vBM5−’BN7 ”−vBM、
十vO+vBM2(ON)−V  (t=t )   
・・・α力B冨22 となることがわかる。
時刻t2以後、トランジスタ1がオフ、トランジスタ2
がオンとなった状態では、第1図の破線の矢印の方向に
入力電流工inが流れるため、今度はトランジスタ1の
エミッタ電位v3.が第6図(Qに示すように一定速度
で低下していく。
そして、トランジスタ1がオフからオンになるのに必要
なベース・エミッタ間電圧をV□1(Oや)とすれば、 ’ff11”vCc−vo”814−VBIC7−■1
111(ON)     ”’(”Dとなった時点(時
刻1. )で、再びトランジスタ1がオンになフ、トラ
ンジスタ2がオフとなる。
オン状態となったトランジスタ1のエミッタ電圧vg1
は・ v  =v−V  −V  −V  (t=t)   
 ・・・(6)k+I    CCB10    BI
3   111       Sに復帰し、時刻t、に
おけるV工、の増加分は、vO+v144−7mm5+
vlll+1 (ON)−vmgl”” Hである。
先程と同様に、トランジスタ4とトランジスタ5のベー
ス・エミッタ間電圧V□4.■□、はともに等しくなる
ように、抵抗9の値が選ばれているため、結局、時刻t
、におけるvIe、の増加分は・ vO+v111 (ON) −vmzl       
   −anとなる。これよシ、時刻t、におけるトラ
ンジスタ2のエミッタ電圧v8□は、時刻t3以前にお
ける vcc−v□5−vBM4−v□2        ・
・・に)よシも、上記の増加分だけ高い。
vE2=:vCCニーv■5−’1N6−vIIK2+
vO+v11m11(ON)−V  (t=t )  
  ・・・に)111       S となる。
以後、トランジスター、2のオン、オフの反転が繰シ返
され、トランジスターのコレクタ電位vc、もしくはト
ランジスタ2のコレクタ電位vc2は、それぞれ第6図
(ハ))、(功に示すように。
一定の周期2でで繰シ返されるパルス波形となシ、電流
制御発振器の発振出力が得られることになるのである。
この場合、トランジスタ1のコレクタ電位vc、の期間
Tにおける変化よシ、コンデンサ12の端子電圧は、期
間Tにおいて、 vcc−vo−7gg4−v■7−vtzBoN)  
   −Hから vcc−vlg−’l++g7−”mg1+v0+vm
z2(oN)−vmm2   ・−iまで。
2vO+vl11 (ON) −vllll +vll
12(ON) −■1112    ”’ mたけ変化
する。
ここで、トランジスタ1,2を対称に選ぶことKより。
””1=v”2 * v+uu(oN)=vmz2(o
N)   °−fiとなるため、コンデンサ12の印加
電圧の変化は 2(vo+vnm1(oN)−vmm、)      
   ・”eAとなる。したがって、コンデンサ12の
容量なCとすれば、 C−2(VO+v+5z1(ON)−vngt)= 1
1n −T     −@が成立し、よって電流制御発
振器の発振周波数foは。
と求まる。
ここで、■、は、トランジスタ1,2のオン、オフが反
転するときのコンデンサ12の端子電圧で vc = ”o+vmx2(oN)  ’sx、=’<
31)と表わされる。
上記第(1)式よυ、入力電流Iinを変化させること
により、発振周波数f。が変化することがわかる。した
がって、映像信号を入力信号とし、この入力信号により
定電流I0を同相で変化させることによシ、電流制御発
振器をVTR(ビデオ・チーブ・レコーダ)におけるF
M変調器として用いることができる。
さて、このエミッタ結合形非安定マルチバイブレータ構
成の発振周波数f0は、温度ドリフトを有するのである
が、以下これについて詳述する。
発振周波数f0が温度ドリフトを有する原因は、上記第
0カ式で示されるコンデンサ12の端子電圧vcが温度
ドリフトを有するためである。
すなわち、たとえばトランジスタ2がオフからオンに反
転する時刻t2において、トランジスタ1,2のコレク
タ電流が実際には等しくならず、そのため、時刻t2に
おけるトランジスタ1゜2のエミッタ・ベース電圧であ
るv□1゜V□2(ON)の温度係数に相異が生じ、端
子電圧vcが温度ドリフトを有するに至るのである。
このことをさらに詳しく知るために、時刻t2において
、トランジスタ2に流れるコレクタ電流!c2(。りを
考えてみる。
いま1時刻t2以前の、トランジスタ2がオフの状態に
おいて、エミッタ接合v8□がΔV減少したものとする
。このとき、抵抗13を流れる電流は、トランジスタ2
の相互インダクタンスをgm2とすると、Δv−gm2
増加する。
これ忙よシ、トランジスタ2のコレクタ電位Vc2ハ、
Δv−gm2・R1,下がる。このコレクタ電位vc2
の変化は、トランジス/7およびトランジスタ10ベー
ス・エミッタ接合、コンデンサ12を順次経て、トラン
ジスタ2自身のエミッタにそのtま帰還される。
トランジスタ2がオフからオンに反転する条件は、この
ときのループダインG、すなわち、ΔV−grn2・R
15− G=  Δ7− gm2・R13・・・(32)が1以
上となることである。
したがって、Q=lとなった瞬間(時刻t2)に、トラ
ンジスタ2はオフからオンに反転する。
この瞬間のトランジスタ2のコレクタ電流がIC2(O
N)であ)、相互インダクタンスgm2は、9m2=五
” ICz(oN)         01.(33)
と表わされる。
ここで、Kは♂ルツマン定数、Tは絶対温度qは単位電
荷をそれぞれ示す。上記第C’!Q)、 (:U)式よ
シ、トランジスタ2の反転時におけるコレクタ電流IC
2(ON)は、 と求まる。
さて、上記のごとく、コレクタ電流IC2(ON)が求
まったことによシ、反転時におけるトランジスタ2のベ
ース・エミッタ電圧vBI+2(oN)は、トランジス
タ1および2の飽和電流値をIsとすると、 と求まる。
また、反転時におけるトランジスタ1のベース・エミッ
タ電圧VB!、は、トランジスタ1のコレクタ電流工。
、がほぼ工lnと等しいため、と求まる。
したがって、上記第(35)式、(35)式、ならびに
第■)式よシ、反転時のコンデンサー2の端子電圧Vは
と求まる。
これよシ、端子電圧vcが温度Tの関数となっておシ、
負の温度ドリフトを有することが明らかとなった。した
がって、第(1)式で表わされる発振周波数f。は正の
温度ドリフトを有することになる。
〔発明の目的〕
この発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、発振周
波数の温度ドリフトを改善することができる電流制御発
振器を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
この発明の電流制御発振器は、第1および第2のトラン
ジスタのエミッタ間にコンデンサな接続し、第3ないし
第5のトランジスタのコレクタを電源に接続し、第1お
よび第2のトランジスタのエミッタを制御電流源に接続
するとともに第1のトランジスタのコレクタを第2のト
ランジスタのベース((接続しかつ第2のトラン・ゾス
タのコレクタを第1のトランジスタのベースに接続して
帰還ループを形成するとともに、第1および第2のトラ
ンジスタのコレクタをそれぞれ抵抗を介して第5のトラ
ンジスタのエミッタに接続し、第1および第2のトラン
ジスタのコレクタをそれぞれ第3および第4のトランジ
スタのエミッタに接続し、第3、第4cD)ランジスタ
の(−スな共通に接続し、このベース電位と第5のトラ
ンジスタのベース電位間の電圧が一定となるように笥3
、第4および第5のトランジスタのベースをそれぞれ)
9イアス回路に接続し、第5のトランジスタと第3また
は第4のトランジスタのエミッタ電流密度を異なる値1
(設定するようにしたものである。
〔本発明の実施例〕
以下、この発明の電流制御発振器の一実施例を第1図を
用いて説明する。この第1図において、第5図と同一部
分は重複説明を避けるために、第5図と同一部分は同一
符号を付するKとどめる。この第1図を第5図と比較し
ても明らかなように、第1図に示した電流制御発振器が
第5図の電流制御発振器と異なる点は以下の点である。
第5図においては、前述のようにトランジスタ5とトラ
ンジスタ3または4に流れる電流は等しく、またそれぞ
れのトランジスタのエミッタ面積は等しいため、電流密
度が等しくなり、V□5とV□3またはvBE4は等し
くなっている。
これに対し、第1図においては、トランジスタ5のエミ
ッタ面積をトランジスタ3または4のエミッタ面積のn
倍とすることによりトランジスタ5とトランジスタ3ま
たは4の電流密度が異なる。
このため式(ト)、?埠の代わシに式(6)、00を用
いてV。を求めると、 vc ”” vo+vm+cs  ’++z5+”++
t2(oN)  ”01  −(:fi)どなる。
ここでトランジスタ3および5のエミッタ面積を1:n
とすると飽和電流はI、nI  となり       
 S り、トランジスタ3と抵抗8または9に流れる′電流が
等しく設定されていたとするととなる。よって式(3B
) 、 C,35) 、 06) 、 (39) 、 
(40)  よシvCは と表わすことができる。よって、 つまシ となるようnを選ぶことによ、1 、vc= voとす
ることができVCの温度ドリフトを0とすることができ
る。すなわち発振周波数f。の温度ドリフトを補償する
ことができる。
次に、この発明の他の実施例を第2図を用いて説明する
。第2図に示した電流制御発振器が第5図の電流制御発
振器と異なる点は、第2図では電圧源15とトランジス
タ5のエミッタ間に定電流源20が接続されている点で
ある。
これによシ、トランジスタ5のコレクタ電流を減少する
ことでトランジスタ5とトランジスタ3または4の電流
密度が異なるようにしたものである。
ここで、トランジスタ1のオン時を考えトランジスタ3
と抵抗8に電流が等しく設定されていたとすると、トラ
ンジスタ3のエミッタ電流I83と抵抗8を流れる電流
工、3の和は2工、であるため■。5 ”’ ”R3=
工Inとなる。
このとき、定電流源20に流れる電流をT工とすると、 となる。よりて式C38) 、 C3S) 、 (36
) 、 C,$9) 、 (40)よシvcは と表わすことができる。よって。
つまり、 となるようlxを選ぶことKよ#)■、=v0とするこ
とができ、vcの温度ドリフトを0とすることができる
。すなわち、発振周波数f。の温度ドリフトを補償する
ことができる。
次に、この発明の具体的な実施例について説明する。第
2図に示したこの発明の他の実施例において定電流源2
0はたとえば第3図、第4図に示すように簡単な構成で
実現できるう第3図は抵抗21の両端を電圧源15およ
びトランジスタ5のエミッタに接続することによ)定電
流源を構成したものである。この回路において定電流源
の電流Ixは と表わせる。
また、第4図に他の定電流源の構成例を示す。
バイアス回路が抵抗31.32.33を電源とGND間
に直列に接続されて構成されている場合ヲ考よる。トラ
ンジスタ5のベースは抵抗31と32の接続点17に接
続され、トランジスタ3および4のベースは抵抗32と
33の接続点16に接続されている。定電流源は抵抗2
1とダイオード接続されたトランジスタ22を直列に接
続した回路を電源、トランジスタ5のエミッタ間に接続
することで構成されている。
この回路では、抵抗21の両端にかかる電圧は抵抗31
〜33の低抗値をそれぞれR31〜R55とすると、 R51、y  −1−V  −V R31+ R,2+R易 となるため、Ixは と表わせる。式(50)よフv□5とvBZ20よりト
ランジスタのベース・エミッタ間電圧の/ぐラツキが補
正されている。
なお、上記実施例および他の実施例は併用することによ
り有効な場合もある。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明の電流制御発振器によれば、第5
のトランジスタと第3、第4のトランジスタの電流密度
を異なるよう設定することで、はとんど素子数を増加さ
せることなく、低電圧動作が可能な電流制御発振器の温
度ドリフトを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の電流制御発振器の一実施例の回路図
、第2図はこの発明の電流制御発振器の他の実施例の回
路図、第3図および第4図はそれぞれこの発明の電流制
御発振器の具体的な実施例の回路図、第5図は従来の電
流制御発振器の回路図、第6図は第5図の電流制御発振
器の動作を説明するためのタイムチャートである。 1〜7・・・トランジスタ、8,9,21.31〜33
・・・抵抗、10.11・・・制御電流源、12・・・
コンデンサ、13,14,20・・・電流源、15・・
・電圧源。 出願人代理人  弁理士 鈴 江゛武 彦1〜7   
トランジスタ 第1図 21   毛1に 第3図 22、トフンジスタ 31〜33  拮抗 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. エミッタ間にコンデンサが接続される第1と第2のトラ
    ンジスタとコレクタが電源に接続される第3、第4、第
    5のトランジスタとを有し、前記第1および第2のトラ
    ンジスタのエミッタをそれぞれ制御電流源に接続すると
    ともに、前記第1のトランジスタのコレクタを前記第2
    のトランジスタのベースに、また前記第2のトランジス
    タのコレクタを前記第1のトランジスタのベースにそれ
    ぞれ接続して帰還ループを形成するとともに、前記第1
    および第2のトランジスタのコレクタをそれぞれ抵抗を
    介して前記第5のトランジスタのエミッタに接続し、さ
    らに前記第1および第2のトランジスタのコレクタをそ
    れぞれ前記第3および第4のトランジスタのエミッタに
    接続し、前記第3、第4のトランジスタのベースを共通
    に接続し、このベース電位と前記第5のトランジスタの
    ベース電位間の電圧が一定となるように第3、第4およ
    び第5のトランジスタのベースをそれぞれバイアス回路
    に接続してなるエミッタ結合形非安定マルチバイブレー
    タ構成の電流制御発振器において、第5のトランジスタ
    と第3または第4のトランジスタのエミッタ電流密度を
    異なる値に設定することを特徴とする電流制御発振器。
JP60211406A 1985-09-25 1985-09-25 電流制御発振器 Pending JPS6271320A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60211406A JPS6271320A (ja) 1985-09-25 1985-09-25 電流制御発振器
US06/910,987 US4717892A (en) 1985-09-25 1986-09-24 Current-controlled multivibrator with temperature compensation
DE19863632458 DE3632458A1 (de) 1985-09-25 1986-09-24 Stromgesteuerter oszillator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60211406A JPS6271320A (ja) 1985-09-25 1985-09-25 電流制御発振器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6271320A true JPS6271320A (ja) 1987-04-02

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