JPS6376508A - 位相比較器 - Google Patents

位相比較器

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JPS6376508A
JPS6376508A JP61221181A JP22118186A JPS6376508A JP S6376508 A JPS6376508 A JP S6376508A JP 61221181 A JP61221181 A JP 61221181A JP 22118186 A JP22118186 A JP 22118186A JP S6376508 A JPS6376508 A JP S6376508A
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transistors
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D13/00Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations
    • H03D13/007Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations by analog multiplication of the oscillations or by performing a similar analog operation on the oscillations
    • H03D13/008Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations by analog multiplication of the oscillations or by performing a similar analog operation on the oscillations using transistors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2200/00Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
    • H03B2200/006Functional aspects of oscillators
    • H03B2200/0082Lowering the supply voltage and saving power
    • HELECTRICITY
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    • H03D2200/00Indexing scheme relating to details of demodulation or transference of modulation from one carrier to another covered by H03D
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    • H03D2200/0009Emitter or source coupled transistor pairs or long tail pairs
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D2200/00Indexing scheme relating to details of demodulation or transference of modulation from one carrier to another covered by H03D
    • H03D2200/0001Circuit elements of demodulators
    • H03D2200/0033Current mirrors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、P L L (Phase Locked 
Loop )回路等に用いられる低電圧に好適な位相比
較器に関するものである。
〔従来の技術〕
第5図は、一般的な位相比較器であり、二つの差動増幅
器の組み合わせによる平衡変調回路が示されており、そ
の構成は、トランジスタ差動対Q30、Q31と電流源
用トランジスタQ32、並びにトランジスタ差動対Q3
3.Q34と電流源用トランジスタQ35とトランジス
タQ36.Q37から形成された定電流源回路20及び
負荷抵抗R5,R6からなるものである。
入力信号は、トランジスタQ32.Q35のへ一ス(入
力端子25.26)に加えられ、両トランジスタのバイ
アス電流の配分を制御する。二つのトランジスタ差動対
(Q30. Q31)、 (Q33.Q34)の各ベー
スは、端子23.24から電圧制御発振器(VCO)等
の出力が印加され、トランジスタ差動対(Q30.Q3
1)、(Q33゜Q34)が交互に作動して、出力端子
21.22から位相差に応じて出力される。出力端子2
1゜22からの出力を平滑することにより、位相差が直
流出力として出力される。例えば、電圧制御発振器(V
CO)からの出力に対して、入力信号の位相差が0度の
時は正の直流出力が出力され、位相差が90度の時は零
であり、位相差が180度の時は負の直流出力が出力さ
れる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
近年、携帯用ラジオ受信機等では、低電圧で作動させる
ものが一般的であり、従って、1■以下の電源電圧で安
定した動作が保証されなければならない。しかしながら
、第5図に示した従来の位相比較器は、トランジスタ差
動対Q30.Q31゜Q33.Q34がその電流源用ト
ランジスタQ32、Q35を交互にスイッチングするこ
とによって、位相差を検出しているが、トランジスタロ
30乃至Q36のベースに印加されるバイアス電圧は、
少なくともトランジスタQ30のベース・エミッタ間電
圧v0とトランジスタQ32.Q36のコレクタ・エミ
ッタ間飽和電圧■、!(□。の総和(Vmi+ 2 V
CE(s□、)以上の電圧が必要であり、即ち、voが
0.7■とし、VCE(sat)を0.2Vであるなら
ば、約1.1vとなり、1■以下の電圧源で作動させる
のは困難であった。
〔発明の目的〕
本発明は、上述の如き問題点を解消する為になされたも
ので、その主な目的は、電源電圧■。、がIV以下の低
電圧であっても作動する位相比較器を提供するものであ
る。  ・ 〔発明の概要〕 本発明の位相比較器は、差動増幅器と、その差動増幅器
の位相の反転した出力を夫々導出する電流ミラー回路か
らなる第1と第2の能動負荷回路と、夫々の能動負荷回
路からの出力を他の電流ミラー回路を介して重畳し、位
相の反転した方形波の信号に応じて交互に出力を得るも
のであって、その出力信号を平滑することによって入力
信号の位相のずれに応じた直流出力が得ちれるものであ
る。斯る位相比較器はカスコード接続されたトランジス
タとダイオードとの組み合わせにより構成されており、
1■以下の定電圧で作動するものである。
〔発明の実施例〕
本発明の位相比較器について、第1図乃至第4図に基づ
き説明する。
第1図に於いて、1は入力信号が入力される入力端子、
2は出力端子、3は基準電圧が入力される入力端子、4
は基準電圧源、5は接地端子、6゜7は互いに位相の反
転した方形波の信号が入力される入力端子、8乃至16
は電流ミラー回路である。
差動増幅器は、トランジスタ差動対Ql、Q2と夫々の
エミッタが抵抗R1に接続され、トランジスタロ3乃至
Q6及びトランジスタQ7乃至Q10から形成された電
流ミラー回路8,9からなる能動負荷回路によって形成
される。又、トランジスタQ1のベースは、トランジス
タQ8とQ22のコレクタに接続され負帰還回路を形成
している。又、トランジスタQ5のコレクタは、ダイオ
ード接続されたトランジスタQ21のコレクタ・ベース
に接続され、トランジスタQ21.Q22は、電流ミラ
ー回路12を形成している。
差動増幅器の能動負荷回路である電流ミラー回路8の出
力段は三個のトランジスタを具え、その内のトランジス
タQ3.Q4のコレクタは、電流ミラー回路10.11
のダイオード接続されたトランジスタQ15.Q18に
接続され、電流ミラー回路8からミラー電流が供給され
るようになされている。電流ミラー回路10の出力段の
トランジスタQ16のコレクタは、電流ミラー回路15
のダイオード接続されたトランジスタQllに接続され
る。電流ミラー回路11の出力段のトランジスタQ19
のコレクタは、電流ミラー回路15の出力段のトランジ
スタQ12のコレクタに接続される。
一方、他方の能動負荷回路である電流ミラー回路9は、
出力段が三個のトランジスタQ8.Q9゜QIOで形成
され、その出力段のトランジスタQ9、QIOのコレク
タは、電流ミラー回路13゜14のダイオード接続され
たトランジスタQ23゜Q26のベース・コレクタに接
続される。又、電流ミラー回路13.14の出力段のト
ランジスタQ24.Q27のコレクタは、電流ミラー回
路16を形成するトランジスタQ13とダイオード接続
されたトランジスタQ14に夫々接続される。
そして、電流ミラー回路15.16の夫々の出力段のト
ランジスタQ12.Q13のコレクタは、出力端子2に
接続される。
電流ミラー回路10,11,13.14は、それらを形
成するトランジスタのベースに夫々スイッチング用のト
ランジスタQ17.’Q20.Q25、Q28のコレク
タが接続され、トランジスタQ17.Q25のベースが
夫々抵抗R2,R4を介して入力端子7に接続され、ト
ランジスタQ20、Q28のベースが夫々抵抗R3,R
5を介して入力端子6に接続される。
第1図の実施例の動作について、第2図の動作波形を示
す図に基づいて説明する。入力端子1には、第2図の(
a)に示す如き交流信号が入力され、入力端子6.7に
互いに反転した方形波のスイッチング信号が入力される
。第2図の(b)は入力端子7に入力される信号の波形
を示している。
入力端子7に「0」レベルの電圧の方形波の信号が入力
されると、スイッチング用のトランジスタQ17.Q2
5はオフ状態となるので電流ミラー回路10.13は動
作状態となる。この時、入力端子6には、「1」レベル
の電圧が入力され、スイッチング用のトランジスタQ2
0とQ28はオン状態となり、従って、電流ミラー回路
11,14は遮断状態となっている。この状態で入力端
子1を介し入力信号I8.4が差動増幅器に入力される
と、トランジスタQ1にコレクタ電流(負荷電流)トシ
て(■。+I IN/ 2 )の電流が流れ、トランジ
スタQ2のコレクタ電流(負荷電流)として(1011
N/2)の電流が流れる。スイッチング用のトランジス
タQ20が動作状態にあるので、電流ミラー回路11は
遮断されており、トランジスタQ4からのミラー電流は
トランジスタQ18には流れ込まないが、電流ミラー回
路10.12の夫々ダイオード接続されたトランジスタ
Q15とQ21のコレクタ・ベースに(IQ+IIN/
2)のミラー電流が流れ込む。従って、電流ミラー回路
10の出力段のトランジスタQ16は、電流ミラー回路
15のダイオード接続されたトランジスタQ11のコレ
クタ・ベースから(Io + I IN/ 2 )の電
流を引き込む。電流ミラー回路15の出力段のトランジ
スタQ12のコレクタからは(Io+ I +s/2)
のミラー電流が流れる。一方、電流ミラー回路15のト
ランジスタQ12のコレクタは、電流ミラー回路13の
トランジスタQ24のコレクタに接続されており、又、
電流ミラー回路13のバイアス側のトランジスタQ23
のコレクタ・ベースは電流ミラー回路9の出力段のトラ
ンジスタQ9のコレクタに接続されている。電流ミラー
回路13のダイオード接続されたトランジスタQ23に
は、(■。−IIN/2)のミラー電流が流れ込んでい
るので、トランジスタQ24のコレクタには、(Io−
I IN/ 2 )のミラー電流が流れ込む。
しかし、電流ミラー回路15のトランジスタQ12のコ
レクタから(io+ I IN/ 2 )のミラー電流
が流れ込むので、入力信号成分であるr+Nが余剰電流
として第2図の(C)のように出力端子2に流れる。
次に、前の状態と反転したスイッチング信号が、入力端
子6.7に夫々rOJ  rlJレベルの電圧が入力さ
れると、電流ミラー回路11.14は動作状態となり、
電流ミラー回路10.13は遮断状態となる。入力端子
1には、第2図の(a)の負の交流信号が入力されたと
すると、能動付加回路には図示と反対の電流が流れる。
即ち、差動増幅回路の負荷電流は、遮断された電流ミラ
ー回路10.13のトランジスタQ15.Q23のコレ
クタ・ベースには流れ込まないが、電流ミラー回路11
.14の夫々のダイオード接続されたトランジスタQ1
8と026のベース・コレクタに(1o  IIN/2
)、  (10+IIN/2)のミラー電流が流れ込む
。従って、電流ミラー回路14は、電流ミラー回路16
のダイオード接続されたトランジスタQ14のコレクタ
・ベースから(■。+II)1/2)のミラー電流を引
き込む。電流ミラー回路16の出力段のトランジスタQ
13のコレクタからは(t、+ I +++/2)の電
流が流れる。一方、トランジスタQ4のコレクタは、電
流ミラー回路11のトランジスタQ18のベース・コレ
クタに接続されており、ダイオード接続さたトランジス
タQ18のコレツ・ベースに(■。−Iい/2)のミラ
ー電流が流れ込む。従って、トランジスタQ19のコレ
クタには、(10−I IN/ 2 )のミラー電流が
流れ込む。依って、電流ミラー回路16から(10−I
 IN/ 2 )のミラー電流を引き込むようになされ
る。しかし、電流ミラー回路16のトランジスタQ13
のコレクタから(■。+I IN/ 2 )の電流が流
れ出るので、出力端子2から第2図の(C)に示すよう
に正の出力電流11)1が流れる。
上述の如く、本発明の位相比較器は、出力端子2が、電
流ミラー回路15.16の出力段のトランジスタQ12
.Q13のコレクタが共通接続されているので、入力端
子6.7からのスイッチング信号に基づいて電流ミラー
回路15.16が交互に作動して、夫々の出力電流が出
力端子2から重畳された出力として得られる。この出力
を平滑することによって、スイッチング信号に対して入
力信号の位相のずれに応じた直流出力を得ることが可能
である。更に詳細に説明すると、第2図乃至第4図に示
すように、第2図乃至第4図を通し、(a)は入力端子
1から入力される信号であり、(b)は端子6に供給さ
れる方形波のスイッチング信号である。又、(c)は出
力端子2からの出力を表し、(d)は出力を平滑した直
流出力を表している。即ち、入力信号が、入力端子6,
7に供給される信号に対して位相差が0度であれば、第
2図の(d)の如く正の直流出力が出力され、第3図の
ように位相差が90度の時は第3図の(d)の如く出力
が零であり、又、第4図のように位相差が180度の時
は、第4図の(d)に示す如く負の直流出力が出力され
る。
又、斯る位相比較器は、ダイオード接続されたトランジ
スタとトランジスタがカスコード接続されて組み合わさ
れた構成となっており、ベース・エミッタ間電圧V0と
トランジスタのコレクタ・エミッタ間飽和電圧VC!+
□。の総和(Vst+V6.。、))即ち、約0.9V
で作動するもので、低電圧で極めて有効なものである。
〔発明の効果〕
本発明の位相比較器は、上述の如く電源電圧がIV以下
であっても作動するものであり、PLL回路等の位相比
較器として極めて有効なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の位相比較器゛の一実施例を示す図、
第2図乃至第4図は、位相比較器のの動作を説明する為
の図、第5図は、従来の位相回路を説明する為の図であ
る。 に入力端子、2:出力端子、3:基準電圧源が印加され
る入力端子、4:基準電圧源、5:接地端子、6.7:
入力端子、8乃至16:電流ミラー回路、Ql乃至Q2
8:I−ランリスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力信号と基準電圧が入力される第1と第2の入力端子
    を具えた差動増幅器と、該差動増幅器から互いに位相の
    反転した出力を導出する電流ミラー回路からなる第1と
    第2の能動負荷回路と、該第1の能動負荷回路の第1と
    第2の出力段のトランジスタと、該第2の能動負荷回路
    の第3と第4の出力段のトランジスタと、前記第1乃至
    第4の出力段のトランジスタのコレクタに接続される第
    1乃至第4の電流ミラー回路と、該第1と該第3の電流
    ミラー回路の出力段のトランジスタが接続された第5の
    電流ミラー回路と、該第2と該第4の電流ミラー回路の
    出力段のトランジスタが接続された第6の電流ミラー回
    路と、該第5と該第6の電流ミラー回路の出力段のトラ
    ンジスタのコレクタの共通接続点に接続された出力端子
    と、該第1と第3並びに第2と第3の電流ミラー回路を
    交互に作動させることによって、該出力端子からの位相
    差に応じた出力を得ることを特徴とする位相比較器。
JP61221181A 1986-09-19 1986-09-19 位相比較器 Granted JPS6376508A (ja)

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