KR100775424B1 - 트랜지스터 발진회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발진용 트랜지스터(3)의 베이스 바이어스회로를 개량하여 전원전압의 변동에 대하여 발진주파수의 변화를 적게 할 수 있는 트랜지스터 발진회로이다.
본 발명의 트랜지스터 발진회로는, 에미터가 에미터 부하 저항(8)을 거쳐 접지점에 접속되고, 베이스와 접지점 사이에 공진회로(2)가 접속되고, 콜렉터가 전원단자에 접속된 발진용 트랜지스터(3)를 가지고, 발진용 트랜지스터(3)의 베이스와 콜렉터의 사이 및 베이스와 에미터의 사이에 각각 베이스 바이어스 저항(9 10)이 접속되고, 발진용 트랜지스터(3)의 에미터와 교류적 접지점의 사이에 콘덴서(7)가 접속된다.

Description

트랜지스터 발진회로{TRANSISTOR OSCILLATORY CIRCUIT}
도 1은 본 발명에 의한 트랜지스터 발진회로의 실시형태에 관한 것으로, 트랜지스터 발진회로의 회로 구성을 나타내는 회로도,
도 2는 종래의 트랜지스터 발진회로를 나타내는 회로도,
도 3은 전원전압(Vc)의 변동에 대하여 발진용 트랜지스터의 콜렉터 베이스간 전압 및 콜렉터 에미터간 전압이 변동하는 상태를 나타내는 특성도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 발진회로부 1a : 공진회로 접속단
1b : 발진신호 출력단 1c : 전원 접속단
2 : 공진회로 2a : 접속단
2b : 제어단 3 : 발진용 트랜지스터
4, 5 : 결합 콘덴서 6, 7 : 귀환 콘덴서
8 : 에미터 부하 저항 9, 10 : 베이스 바이어스저항
11 : 바이패스 콘덴서 12 : 공진용 인덕터소자
13 : 버랙터 다이오드 14 : 직류저지 콘덴서
15 : 초크 인덕터
본 발명은 전원전압의 변동에 대하여 발진주파수의 변동을 적게 한 회로 구성을 가지는 트랜지스터 발진회로에 관한 것이다.
종래, 고주파신호를 발생하는 콜피츠형 트랜지스터 발진회로로서는 도 2에 나타내는 바와 같은 트랜지스터 발진회로가 알려져 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이 이 트랜지스터 발진회로는, 공진회로 접속단(21a)과 발진신호 출력단(21b)과 전원 접속단(21c)을 가지는 발진회로부(21)와, 출력단(22a)과 제어단(22b)을 가지는 공진회로(22)로 이루어지고 있다. 이 경우, 발진회로부(21)는, 발진용 트랜지스터(23)와, 결합 콘덴서(24, 25)와, 귀환 콘덴서(26, 27)와, 에미터 부하 저항(28)과, 베이스 바이어스저항(29, 30)과, 바이패스 콘덴서(31)를 구비하고 있다. 공진회로(22)는, λ/4형 유전체 공진기(32)와, 버랙터 다이오드(33)와, 직류저지 콘덴서(34)와, 버퍼 인덕터(35)를 구비하고 있다.
그리고 발진회로부(21)에서 발진용 트랜지스터(23)는 에미터가 에미터 부하 저항(28)을 통하여 접지점에, 결합 콘덴서(25)를 통하여 발진신호 출력단(21b)에, 귀환 콘덴서(26)를 통하여 베이스에, 귀환 콘덴서(27)를 통하여 콜렉터에 각각 접속되고, 베이스가 결합 콘덴서(24)를 통하여 공진회로 접속단(21a)에, 베이스 바이어스저항(29)을 통하여 콜렉터에, 베이스 바이어스저항(30)을 통하여 접지점에 각각 접속되고, 콜렉터가 전원 접속단(21c)에 직접 접속됨과 동시에, 바이패스 콘덴서(31)를 통하여 접지점에 접속된다. 이 경우, 공진회로 접속단(21a)은 공진회 로(22)의 출력단(22a)에 접속되고, 발진신호 출력단(21b)은 다음에 계속되는 버퍼 앰플리파이어(도시없음)에 접속되고, 전원 접속단(21c)은 전원전압(Vcc)이 공급되는 전원단자(기호 없음)에 접속된다.
또, 공진회로(22)에서 λ/4형 유전체 공진기(32)는, 한쪽 끝이 출력단(22a)에 접속되고, 다른쪽 끝이 접지점에 접속된다. 버랙터 다이오드(33)는 애노드가 접지점에 접속되고, 캐소드가 직류저지 콘덴서(34)를 통하여 출력단(22a)에 접속되고, 동시에 버퍼 인덕터(35)를 통하여 제어단(22b)에 접속된다. 이 경우, 제어단(22b)은 주파수 제어전압이 공급되는 제어단자(Vf)에 접속된다.
상기 구성을 가지는 발진회로부(21)는, 콜피츠형 트랜지스터 발진회로로서, 발진용 트랜지스터(23)의 베이스 에미터 사이에 접속된 귀환 콘덴서(26, 27)와, 고주파적으로 베이스-콜렉터 사이에 접속되어 있는 공진회로(22)에 의하여 발진주파수가 설정되고, 발진용 트랜지스터(23)의 에미터로부터 도출된 발진신호가 결합 콘덴서(25)를 통하여 발진신호 출력단(21b)에 공급된다.
상기 종래의 트랜지스터 발진회로는, 발진용 트랜지스터(23)의 베이스 바이어스저항(29, 30)이 전원 접속단(21c)과 접지점과의 사이에 직렬 접속되고, 그 접속점에 발생한 분압 전압이 베이스 바이어스전압(Vb)으로서 발진용 트랜지스터(23)의 베이스에 공급된다. 이 경우, 베이스 바이어스전압(Vb)은 전원 접속단(21c)에 가해지는 전원전압을 Vcc, 베이스 바이어스저항(29, 30)의 각 저항값을 R1, R2라 하고, 발진용 트랜지스터(23)의 전류 증폭율이 충분히 크고, 그 베이스전류를 무시할 수 있다고 하였을 때,
Vb = Vcc × {R2/(R1 + R2)}에 의하여 설정된다.
이때 발진용 트랜지스터(23)의 콜렉터 베이스간 전압을 Vcb, 콜렉터 에미터간 전압을 Vce, 베이스-에미터간 접합 전압을 0.7V 라 하면,
Vcb = Vcc - Vb = Vcc × {R1/(R1 + R2)}
Vce = Vcb + 0.7 = Vcc × {R1/(R1 + R2)} + 0.7에 의하여 설정된다.
상기한 설정식으로부터 알 수 있는 바와 같이 전원전압(Vcc)이 변화된 경우, 전원전압(Vcc)의 변화에 대응하여 발진용 트랜지스터(23)의 콜렉터 베이스간 전압 (Vcb) 및 콜렉터 에미터간 전압(Vce)이 각각 변화되고, 그것들의 변화에 따라 발진용 트랜지스터(23)의 콜렉터 베이스 사이의 내부 용량 및 콜렉터 에미터 사이의 내부 용량이 각각 변화되어 발진용 트랜지스터(23)의 발진주파수가 비교적 크게 변화하게 된다.
본 발명은, 이와 같은 기술적 배경을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 발진용 트랜지스터의 베이스 바이어스회로를 개량하여 전원전압의 변동에 대하여 발진주파수의 변화를 적게 할 수 있는 트랜지스터 발진회로를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 트랜지스터 발진회로는, 에미터가 에미터 부하 저항을 거쳐 접지점에 접속되고, 베이스와 접지점 사이에 공진회로가 접속되고, 콜렉터가 전원단자에 접속된 발진용 트랜지스터를 가지고, 발진용 트랜지스터의 베이스와 콜렉터 사이 및 베이스와 에미터 사이에 각각 베이스 바이 어스저항이 접속된 구성수단을 구비한 것이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 트랜지스터 발진회로의 실시형태에 관한 것으로, 트랜지스터 발진회로의 회로 구성을 나타내는 회로도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이 이 실시형태에 의한 트랜지스터 발진회로는, 공진회로 접속단(1a)과 발진신호 출력단(1b)과 전원 접속단(1c)을 가지는 발진회로부(1)와, 접속단(2a)과 제어단(2b)을 가지는 공진회로(2)로 이루어져 있다. 이 경우, 발진회로부(1)는 발진용 트랜지스터(3)와, 결합 콘덴서(4, 5)와, 귀환 콘덴서(6, 7)와, 에미터 부하 저항(8)과, 베이스 바이어스 저항(9 10)과, 바이패스 콘덴서(11)를 구비하고 있다. 공진회로(2)는 공진용 인덕터소자(12)와, 버랙터 다이오드(13)와, 직류저지 콘덴서(14)와, 버퍼 인덕터(15)를 구비하고 있다.
그리고 발진회로부(1)에서 발진용 트랜지스터(3)는 에미터가 에미터 부하 저항(8)을 통하여 접지점에, 결합 콘덴서(5)를 통하여 발진신호 출력단(1b)에, 귀환 콘덴서(6)를 통하여 베이스에, 귀환 콘덴서(7)를 통하여 접지점(교류적 접지점)에 각각 접속되고, 베이스가 결합 콘덴서(4)를 통하여 공진회로 접속단(1a)에, 베이스 바이어스저항(9)을 통하여 콜렉터에, 베이스 바이어스저항(10)을 통하여 에미터에 각각 접속되고, 콜렉터가 전원 접속단(1c)에 직접 접속됨과 동시에, 바이패스 콘덴서(11)를 통하여 접지점(교류적 접지점)에 접속된다. 이 경우, 공진회로 접속단(1a)은 공진회로(2)의 접속단(2a)에 접속되고, 발진신호 출력단(1b)은 다음에 계속되는 회로, 예를 들면 버퍼 앰플리파이어(도시없음)에 접속되고, 전원 접속 단(1c)은 전원전압(Vcc)이 공급되는 전원단자(기호없음)에 접속된다.
또, 공진회로(2)에서 공진용 인덕터소자(12)는 한쪽 끝이 출력단(2a)에 접속되고, 다른쪽 끝이 접지점에 접속된다. 버랙터 다이오드(13)는 애노드가 접지점에 접속되고, 캐소드가 직류저지 콘덴서(14)를 통하여 출력단(2a)에 접속되고, 동시에 초크 인덕터(15)를 통하여 제어단(2b)에 접속된다. 이 경우, 제어단(2b)은 주파수 제어전압(Vf)이 공급되는 제어단자(기호없음)에 접속된다.
상기 구성을 가지는 발진회로는, 발진용 트랜지스터(3)의 베이스 에미터 사이 및 에미터 - 콜렉터(교류적 접지점) 사이에 각각 접속된 귀환 콘덴서(6, 7)와 베이스 - 콜렉터(교류적 접지점) 사이에 접속된 공진회로(2)에 의하여 콜피츠형 트랜지스터 발진회로가 구성된다. 그리고 이 트랜지스터 발진회로의 발진주파수는, 주로 귀환용콘덴서(6, 7)와 공진회로(2)의 병렬 공진 주파수에 의하여 설정된다. 공진용 인덕터소자(12)와 병렬로 접속되는 버랙터 다이오드(13)에 인가하는 주파수 제어전압(Vf)에 의하여 발진주파수가 제어된다. 발진용 트랜지스터(3)는 발진신호를 에미터로부터 도출하고, 도출된 발진신호는 결합 콘덴서(5)를 통하여 발진신호 출력단(1b)에 공급된다.
여기서 상기 구성을 가지는 이 실시형태의 트랜지스터 발진회로에서 발진용 트랜지스터(3)의 각 전극 사이에 발생하는 바이어스전압의 상태를 고찰한다.
이 트랜지스터 발진회로에서 발진용 트랜지스터(3)의 베이스 바이어스저항(9, 10)은 전원 접속단(1c)[발진용 트랜지스터(3)의 콜렉터]과 발진용 트랜지스터(3)의 에미터와의 사이에 직렬 접속되고, 그것들의 저항(9, 10)의 접속점에 발생 한 분압 전압이 베이스 바이어스전압(Vb)으로서 발진용 트랜지스터(3)의 베이스에 공급된다.
이 경우, 전원 접속단(1c)에 가해지는 전원전압, 즉 발진용 트랜지스터(3)의 콜렉터전압을 Vc, 그 베이스전압을 Vb, 그 에미터전압을 Ve라 하고, 베이스 바이어스 저항(9, 10)의 각 저항값을 R1, R2라 하고, 발진용 트랜지스터(3)의 전류 증폭율이 충분히 크고, 그 베이스전류를 무시할 수 있는 것, 즉 베이스 바이어스저항(9)에 흐르는 전류와 베이스 바이어스저항(10)에 흐르는 전류가 같아지는 것으로 하고, 발진용 트랜지스터(3)의 베이스 에미터간 접합 전압을 0.7V 라 하면, 하기의 여러가지식이 성립한다.
(Vc - Vb)/R1 = (Vb - Ve)/R2
상기 조건으로부터, Ve = Vb - 0.7 이고, Vb - Ve = 0.7 이 되기 때문에 수학식 (1)을 다시 기재하면,
(Vc - Vb)/R1 = (Vb - Ve)/R2 = 0.7/R2
수학식 (2)로부터 콜렉터 베이스간 전압[Vcb (= Vc - Vb)]은,
Vcb = 0.7 × (R1/R2)
가 되어, 전원전압(Vc)에 의존하지 않는 것을 알 수 있다. 또 콜렉터 에미터간 전압(Vce)은,
Vce = 0.7 × (R1/R2) + 0.7
이 되어, 마찬가지로 전원전압(Vc)에 의존하지 않는 것을 알 수 있다.
실제의 회로에서는 발진용 트랜지스터(3)의 베이스전류의 전류값을 완전하게 무시할 수 없고, 또 전원전압(Vc)의 변동에 의하여 콜렉터전류(= 에미터전류)도 변동하기 때문에 약간은 전원전압(Vc)에 의존한다. 이 경우, 베이스 바이어스 저항(9, 10)의 저항값(R1, R2)이 작을 수록, 발진용 트랜지스터(3)의 전류 증폭율이 크면 클 수록, 베이스전류를 무시하는 것이 가능하게 되고, 콜렉터 베이스간 전압(Vcb) 및 콜렉터 에미터간 전압(Vce)의 전원전압(Vc)의 의존성이 저감한다.
도 3은 전원전압(Vc)의 변동에 대하여 발진용 트랜지스터(3)의 콜렉터 베이스간 전압(Vcb) 및 콜렉터 에미터간 전압(Vce)이 변동하는 상태를 나타내는 특성도이다. 이 경우, 특성곡선 A는, 본 실시형태에 관한 트랜지스터 발진회로에서의 콜렉터베이스간 전압(Vcb)의 변동상태를 나타내는 것이고, 특성곡선 B는, 본 실시형태에 관한 트랜지스터 발진회로에서의 콜렉터 에미터간 전압(Vce)의 변동상태를 나타내는 것이다. 한편, 특성곡선 a는, 종래의 트랜지스터 발진회로에서의 콜렉터 베이스간 전압(Vcb)의 변동상태를 나타내는 것이고, 특성곡선 b는, 종래의 트랜지스터 발진회로에서의 콜렉터 베이스간 전압(Vcb)의 변동상태를 나타내는 것이다.
도 3에 나타낸 특성도에 있어서, 본 실시형태에 관한 트랜지스터 발진회로는, 베이스 바이어스저항(9)의 저항값(R1)을 2 kΩ, 베이스 바이어스저항(10)의 저항값(R2)를 2.2 kΩ, 에미터 부하 저항(8)의 저항값을 62Ω로 각각 선택하였을 때 의 특성곡선 A, B 이다. 또 종래의 트랜지스터 발진회로는, 베이스 바이어스저항(29)의 저항값(R1)을 1.1 kΩ, 베이스 바이어스저항(30)의 저항값(R2)을 2.35 kΩ, 에미터 부하 저항(28)의 저항값을 62Ω로 각각 선택하였을 때의 특성곡선 a, b 이다.
도 3의 특성곡선 A, a 및 특성곡선 B, b에 의하여 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 관한 트랜지스터 발진회로와 종래의 트랜지스터 발진회로를 비교한 경우, 본 실시형태에 관한 트랜지스터 발진회로의 쪽이, 전원전압(Vc)의 변동에 대하여 콜렉터 베이스간 전압(Vcb) 및 콜렉터 에미터간 전압(Vce)의 변동이 적어져 있기 때문에 본 실시형태에 관한 트랜지스터 발진회로는, 전원전압이 변동하여도 발진용 트랜지스터(3)의 콜렉터 베이스 사이의 내부 용량 및 콜렉터 에미터 사이의 내부 용량의 변동이 적고, 그 결과, 전원전압 변동에 대한 발진주파수의 변동은, 종래의 트랜지스터 발진회로에 비하여 매우 적어져 안정된 동작을 행하는 트랜지스터 발진회로를 실현할 수 있다.
이상과 같이, 청구항 1에 기재한 트랜지스터 발진회로에 의하면, 콜렉터 접지형식으로 동작하는 발진용 트랜지스터의 베이스 바이어스회로로서, 발진용 트랜지스터의 콜렉터(전원단자) - 베이스 사이 및 베이스 - 에미터 사이에 각각 베이스 바이어스저항을 접속한 회로를 사용하도록 하였기 때문에, 콜렉터(전원단자) - 베이스 사이 및 베이스 - 접지점 사이에 각각 베이스 바이어스저항을 접속한 통상의 베이스 바이어스회로와 비교하면, 전원전압의 변동에 따르는 발진용 트랜지스터의 콜렉터 베이스전압(Vcb) 및 콜렉터 에미터전압(Vce)의 변동이 적어지고, 그것에 의하여 발진용 트랜지스터의 콜렉터 베이스 사이의 내부 용량값 및 콜렉터 에미터 사이의 내부 용량값의 변동이 억압되기 때문에, 전원전압이 변동하여도 발진주파수의 변동을 적게 할수 있다는 효과가 있다.
또, 청구항 2에 기재한 트랜지스터 발진회로에 의하면, 상기 발진용 트랜지스터의 콜렉터를 고주파적으로 접지하였기 때문에, 전원전압의 변동에 대하여 발진주파수의 변동이 적은 콜렉터 접지형의 발진회로를 구성할 수 있다.
또, 청구항 3에 기재한 트랜지스터 발진회로에 의하면, 공진회로에는 애노드가 직류적으로 접지된 버랙터 다이오드를 설치하고, 버랙터 다이오드의 캐소드에 제어전압을 인가하였기 때문에 전원전압의 변동에 대하여 발진주파수의 변동이 적은 전압제어 발진회로를 구성할 수 있다.

Claims (3)

  1. 에미터가 에미터 부하 저항을 거쳐 접지점에 접속되고, 베이스와 접지점 사이에 공진회로가 접속되고, 콜렉터가 전원단자에 접속된 발진용 트랜지스터를 가지고, 상기 발진용 트랜지스터의 베이스와 콜렉터의 사이 및 베이스와 에미터의 사이에 각각 베이스 바이어스 저항이 직접 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전원전압의 변동에 의한 발진주파수의 변동이 적은 트랜지스터 발진회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발진용 트랜지스터의 콜렉터를 고주파적으로 접지한 것을 특징으로 하는 전원전압의 변동에 의한 발진주파수의 변동이 적은 트랜지스터 발진회로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공진회로에는, 직류적으로 접지된 접지점에 애노드가 접속되어 있는 버랙터 다이오드를 설치하고, 상기 발진용 트랜지스터의 베이스와 접속된 상기 버랙터 다이오드의 캐소드에 제어전압을 인가한 것을 특징으로 하는 전원전압의 변동에 의한 발진주파수의 변동이 적은 트랜지스터 발진회로.
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