KR830001874B1 - 가변주파수 발진기 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

가변주파수 발진기
제1도는 본 발명을 실시한 가변주파수 발진기의 계통도.
제2도는 제1도의 더 상세한 전개를 도시한 계통도.
제3도는 제2도의 계통도에 설치된 가변주파수 발진기의 상세한 개요도.
본 발명은 발진기에 관한 것이고 특히 입력신호 표시변화에 반응하여 가변주파수 출력신호를 발생시키기 위한 종류의 발진기에 관한 것이다.
1977년 10월 25일 와따나베 이하동문에게 허여된 미합중국 특허 제4,055,817호 명칭 "가변 주파수 발진기"에, 소정의 주파수에도 발진이 일어나도록 하기 위한 주궤환 루프와 임력신호표시에 반응하여 상기 주파수의 변화에 기인되기 위한 부(副) 궤한루프를 가지는, 공진기를 포함하는 발진기가 설명되어 있다. 공지된 발진기에 있어서, 주궤환류프는 발진기 중심주파수를 결정하기 위한 공진기와 발진을 위한 바크하우젠(Barkheusen) 기준을 만족시키기 위한 비반전변환기(non-inuerting amplifier) 및 부딩환루프로부터의 신호에 의해 발진기의 주파수편차를 제어하도록 주루프내의 원신호와 부루프로부터의 이상(移相) 신호를 가산시키기 위한 가산회로를 포함한다. 부궤환루프는, 주루프내의 임의점에 접속된 입력과 부궤한 루프내의 이상신호의 위상 및 진폭을 제어하기 위한 제어전압이 인가되는 4쿼드란트 승산기(Four-Quadrant Multipier ; 입력변수의 부호로 조작이 한정되지 않는 아날로그 계산기의 승산기)를 통하여 가산회로에 결합된 출력을 가지는, 이상기(移相器 : phase shifter)를 구성한다.
상기에 설명된 공지의 가변주파수발진기에 있어서, 부궤한루프내의 이상기는 90°지연회로망을 구성하며 이 출력의 곡성 및 진폭양자는 4쿼드란트 승산기에 의해 제어되므로, 제어신호는 ±90°의 최대위상편차를 가지는 가산회로에 전달된다. 가산회로의 출력에서 거의 180°에 가까운 매우 넓은 이 위상제어영역은 특히 본 출원서에 유리하고, 발진기는 주어진 중심주파수로부터의 개량된 선형성각 광범위한 편차가 요구되는 위상고정루프(PLL)내의 전압제어발진기(VCO)서 사용된다.
주파수 안정도의 고레벨은 주궤환루프내의 공진기로서 높은-Q 기계소자(예를들면, 압전크리스탈 자기변형변환기등과 같은)를 사용하여 공지의 발진기에서 달성될 수 있다. 그러나 이렇게 시도될때 여러가지의 문제점이 생긴다. 그 실예로서, 공지된 회로내의 공진기로 사용된 압전크리스탈은 주궤환루프가 예측할 수 없는 소정의 중심주파수 배수에서 발진하게 되는 바람직하지 않은 배옴(over tone)모드에서 발진될수 있는 것이다. 이러한 경우가 발생되지 않더라도 발진기 출력신호의 스펙트럼 순도 및 균형의 문제점이 배옴발진에 생기는 경향이 있다.
본 발명은 높은-Q 기계공진기와 연관된 상기 언급된 문제점을 방지하는 반면 높은 안정성과 넓은 위상 제어 영역 및 높은 선형성의 바람직한 특성들을 가지가는 변주파수 발진기를 위한 필요성과 직접 대처한다.
본 발명의 한견지에 의하면, 이것은 다수의 위상 지연회로망을 포함하도록 주궤환루프의 변형에 의해달성되는 데 이 회로망중의 적어도 하나는 부궤환회로와같게 분할된다. 본 발명의 다른 견지에 의하여 주궤환류프는 공지니기의 양측면에 역위상신호를 인가시키기 위한 장치를 포함하도록 변형된다.
본 발명은 주어진 도면각 다음의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
제1도의 가변주파수 발진기는 제1궤환루프 및 제2궤환루프를 구성한다. 세소자는 두 궤환루프내에 공통으로 분할되는데 그것은 높은-Q 기계공진기(12)의 입력에 접속된 출력을 가지는 부가 또는 또는 백터가산회로(10)로 그 출력은 90°의 위상 지연 회로망(14)의 입력에 접속된다. 주궤환루프는 위상 지연회로망(14)의 출력에 접속된 입력과 부호변환기(invertnng ampfifier)(18)를1통해 백터가산회로(10)의 제1입력에 접속된 출력을 가지는 제2의 90°위상지연회로망(16)에 의해 폐쇄된다. 부궤환루프는 위상지연회로멍(14)의 출력에 접속된 이것의 제1입력과 백터가산회로(10)의 제2입력에 접속된 이것의 출력에서 4쿼드란트 승산기(20)에 의해 폐쇄된다. 4쿼드란트승산기(20)의 제2입력은 설명되어질 바와같이, 주루프내의 고정된 위상 및 진폭신호가 가산될때 발진기의 주파수를 제어하는 부푸프의 궤환신호의 위상 및 진폭양자를 제어하는, 제어전압(Vc)을 수신하는데 적합하다.
제1도의 발진기작동은 우선 부궤환루프가 개방되는 가정하에 주궤환루프를 고찰하는데 의해 매우 쉽게 이해된다. 이 가정하에서, 백터가산회로(10)의 출력은 이것의 제1입력접점에 인가된 신호를 단순히 동일하게 하고, 따라서 백터가산회로(10)는 무시된다. 이러한 상태하에서, 주루프는 공진시에 필수적으로 이상이 영을 나타내는 기계공진기(12)에 의해 결정된 주어진 주파수에서 발진할 것이다. 두 위상지연회로망(14 및16)의 결합은 180°의 이상을 유도하고, 주루프에 저역통과 전달특성을 전달한다. 부가적인 180°의 이상은 부호변환기(18)에 의해 제공되고 그에 따라 루프주변의 총 360°의 이상과 발진유지에 필요한 이득을 제공한다.
주루프내의순(純)이상 360°는 어떤 의미에서는 공진기(12)의 입력 및 출력에서의 신호가 같은 위상내에 있는 0°의 이상과 같다. 앞서 검토된 종래의 기술에 있어서, 이러한 관계는 공진기의 출력에 비반전 변환기의 입력을 접속시키고 가산회로를 통한 공진기의 입력에 비반전변환기의 출력을 접속시키는데 의해 간단히 달성되었다. 더욱 복잡한 본 발명의 주궤환루프의 장점은 두 위상지연회로망(14 및 16)이 기계공진기(12)의 고조파를 억제하는 주루프전송 기능의 저역통과특성을 유도하여 이것의 기본주파수의 바람직하지 않은 배수에서 공진기가 작동되는 것을 방지하고 발진기 출력신호의 스펙트럼 순도를 개량하는 것이다.
주루프와 부루프내에 위상지연회로망(14)이 구비되는 장점은 발진기를 구성하는데 요구되는 위상지연회로망의 전체수가 감소되는 것이다. 다시 말하면, 위상지연회로망(14)은 주 및 부궤환루프 모두에 의해 요구된 이상 부분을 제공하는 기능과 부가적으로 양쪽 루프에저역 통과 전달 특성을 전달하는 기능인 두 기능을 제공한다는 것이다.
이점을 요약하면, 본 발명의 가변주파수 발진기는 백터가산회로(10)와 기계공진기(12) 및 종속으로 접속된 90°위상지연회로망(14)을 순서대로 포함한다. 발진기는, 제1지연회로망(14)의 출력에 응답하는제2의 90°위상지연회로망(16)으로 구성되는 제1궤환통로를 포함하여 백터가산회로(10)의 제1입력에 고정된 크기의 기준백터신호 A를 인가시키고 2
Figure kpo00001
래디언(Radian)의 순위상 지연과 저역통과 전달특성을 가지는 페쇄된 주 발진 루프를 형성하게 한다.
부궤환루프가 폐쇄된다고 가정하자. 이 루프는 백터가산회로(10)의 제2입력에 가변크기의 구적 백터신호 B를 인가시키기 위해 위상지연회로망(14)의 출력에 응답하는 4쿼드란트승산기(20)를 포함하는 제2궤환통로를 구성하여 이에 따라 가변이상 특성을 가지는 페쇄된 부발진루프를 형성한다. 후에 설명되어지는 바와같이, 4쿼드란트 승산기(20)는, 발진기의 중심주파수 및 편차를 제어하는 가산회로(10)의 출력에서 합성백신터호 C를 제공하도록 주궤환루프의 고정된 크기의 백터신호에 관한 부궤환루프내의 가변크기의 구적백터신호의 위상 및 크기 모두를 제어하기 위해, 제어신호표시(Vc)에 반응한다.
더우기, 부궤환루프내의 4 쿼드란트승산기(20)는 이것의 제2단자에 인가된 제어전압(Vc)의 곡성에 다라서 위상지연회로망(14)으로부터 나온 90°의 이상신호에 대하여 0°또는 180°의 이상을 하게 하며 이는 또한 제어전압(Vc) 크기에 따라서 회로망(14)의 출력신호진폭을 변조시킨다. 따라서, 4퀴트란트 승산기(20)의 출력은, 제어전압(Vc)의 곡성에 따러서 위상지연회로망(14)으로부터의 신호와 동일위상이거나 또는 위상 이탈된 그리고 제어전압(Vc)에 따라 가변되는 진폭을 가지는, 백터신호 B이다. 주궤환루프 주변의 순이상은 360°이고 위상지연회로망(14)은 부루프내의 90°이상을 유도하므로, 가변크기의 백터 B는 제어전압(Vc)의 곡성에 다른 ±90°에 의해 백터 A로부터 의위상과 다를 것이다. 따라서, 합성백터출력신호 C는 180°에 접근하는 영역이상으로 계속 전이되는 위상을 가지는 백터가산회로(10)에 의해 발생한다.
예를 들어 제어전압이 0이라고 가정하면, 합성백터 C는 고정된 크기의 백터 A와 동일해질 것이고, 따라서, 발진기는 주루프특성에 의해서 결정된 주파수에서만 발진할 것이다. 제어전압이 약간의 정곡성값을 가진다고 가정하면, 4쿼드란드 승산기(20)의 출력은 위상지연회로망(14)의 출려과 동일위상이고 그 크기는 백터 A의 크기에 동일한 박터 B의 크기가 된다. 그러한 경우에 있어서, 합성백터 C(백터 A 및 B의 합에 동일한)는 -45°의 백터 A에 비례하는 위상과 두개의 제곱근을 곱한 백터 A의 크기와 동일한 크기를 가질 것이다. 제어전압(Vc)의 곡성반전을 백터 C의 위상을 반전시킨 것이고 따라서, 합성백터 C의 위상은 45°에 동일해질 것이다.
제2도에서, 앞서 언급된 기계공진기(12)는 주어진 기생캐피시턴스(Cp) 값을 가지도록 가정된 압전크리스탈(13)과 대치되어졌다. 발진기신호에 이기생 캐패시턴스를 인가시킬 수 있는 비선형성을 극복하도록 앞서 언급된 합성백터신호 C와 역위상 관계를 가지는 제2합성신호 C를 유도하기 위한 부기적인 회로망이 제공되며 크리스탈 소자의 반대판에 합성백터신호 C 및 C를 결합시키기 위한 장치가 제공된다.
더욱 특히, 부호변환기(18)는 증폭기에 인가된 압력신호에 관헤 0°(비반전) 및 180°(반전)의 역위상 출력신호를 발생시키는 차동출력증폭기(19)로 대치되어졌다. 차동출력증폭기(19)의 반전된 출력신호(백터A)는 가산회로(10)의 제1입력에 인가되고, 차동출력 증폭기(19)의 비반전된 출력(백터 A)은 부가적인 백터가산회로(11)의 제1입력에 인가된다. 가산회로(11)의 출력은 중화회로(23)를 통해 크리스탈소자(13)및 위상지연회로망(14)의 입력간의 접점에 인가된다. 4쿼드란트 승산기(20)는 백터가산회로(10 및 11)의 각각의 제2입력단자에 접속된 자동출력을 가지는 4쿼드란트 승산기(21)로 대치되었다. 이 점에서 4 쿼드란트 승산 (21)의 출력접점위상은 주어진 제어전압(Vc)의 변화에 대한 발진기의 주파수변화방향만을 결정한다는 점이 주지된다. 따라서, 4쿼드란트 승산기(21)의 출력접점을 발전시키는 효과는 발진기의 편차를 반전시키나 이것의 크기는 변화시키지 않는다. 중화회로(23)는 Cp에 동일한 캐패시스턴스 Cn을 가지는 캐패시터를 구성하고 Cn의 두배값에 동일한 캐패시턴스로서 공진되도록 선택된 인덕턴스를 가지는 인덕터를 포함한다. 제2도내의 또다른 변화는 점선의 위상지연회로망(14)이 가변지연호로망(24)과 종속 접속된 저역통과 필터(22)에 의해 구성되는 것이다.
상술된 변화는 크리스탈소자(13)의 기생캐패시턴스 효과를 중화시켜 발진기의 개량된 선형성을 제공하고, 발진기의 중심주파수에 무관하게 파형의 균형을 조정하기 위한 유리한 배열을 나타낸다. 균형은 중화회로(23)내의 인덕턴스를 변화시키는데 의해 제어가능하고, 중심주파수는 가변지연회로망(24)의 성분을변화시켜 제어할 수 있으며 따라서, 소정의 주파수에서 저역통과 필터(22) 및 가변지연 회로망(24)에 의해 유도된 이상의 합은 80°와 동일하다. 이 차이점만 제외하면, 제2도 발진기의 작동은 제1도에서 미리 설명된 것과 사실상 동일하다.
제2도 장치의 다른 장점은 합성백터C의 유도방법이 C를 유도하도록 부호변환기에 신호 C를 공급하는 것만에 의해 단성될 수 없는 합성백터 C와 매우 정확한 180°관계를 보장하는 것이다. 이러한 해결책은 증폭기와 연관된 피할 수 없은 기생 캐패시턴스에 기인하는 부가적인 이상이 필수적으로 유도된다. 그러나, 제2도의 장치는 백터가산회로(10)의 입력신호에 반대위상이고 백터신호 C 및 C가 사실상 동일한 길이의 신호통로를 통해 전달되는 방법으로 유도된 입력신호로 공급된 부가적인 백터가산회로(11)의 사용에 의해 문제점을 곡복한다.
제3도는 제2도의 가변주파수 발진기의 상세한 회로설비를 도시하며, 설명되어질 바와같이, 본 발명의 유리한 특징을 도시한다. 이들중에 차동출력 증폭기(19) 및 4퀴드란트승산기(21)양자 모두의 밀러(Miller)효과를 억제시키기 위한 백터가산회로(10 및 11)가 설치된다.
도면을 간단히 하기 위해, 세개의 전원 V1, V2및 V3는 생략된다. 전압 V3는 공급전압이고 접지에 대해 정극성이다. 전압 V1은 접지 및 V3중간의 기준 또는 바이어스 전압이다. 전압 V2는 V1및 V3중간의 기준 또는 바이어스 전압이다. 바이어스전압 V2및 V2는 V3로부터 유도되고 따라서, V3의 변화는 다른바이어스전압의 변화에 상응하는 변화를 발생시킨다. 그러나, 이것은 필수적인 것은 아니며, 달리 바이어스 전압은 적절한 독립전원으로부터 얻어진다. 공통전위점으로서의 접진설계는 임의적이고 필요하다면 접지 상태로 표시된 모든 접점은 대신에 적절한 전원에 접속되어질 수 있으며 다른 점도 접지로 설계될 수있다.
백터가선회로(10)는, 에미터가 입력단자(10)에 접속되고 콜렉터가 부하저항 R'을 통해 공급전원 V3에 접속되며 베이스는 바이어스 전원 V2에 접속된 공통 베이스입력 트랜지스터 Q3을 구성한다. Q3의 콜렉터는, 콜렉터에서 공급전압 V3을 수신하는 에미터폴로워 출력트랜지스터 Q1의 베이스에 접속된다. Q1의 에미터를 출력단자(102)에 접속되고 저항 R3을 통해접지된다.
백터 가산회로(11)의 구조는, 단자(103)에 입력이 공통베이스증폭기로 제공되는 트랜지스터 Q4와 부하로 제공되는 저항 R2및 단자(104)에 출력을 가진 에미터폴로워로 제공되는 트랜지스터 Q2및 저항 R4를 가지는데, 이는 벡터가산회로(10)의 구조와 비슷하다.
트랜지스터 Q3및 Q4에 의해 실행된 기능에 대하여, 그들 각각의 에미터전극에 공급된 신호는 비교적 고임피던스원으로부터 얻어진다는 것이 우선적으로 관찰된다. 예를들면, 트랜지스터 Q3은 자동출력증폭기(19)내의 트랜지스터 Q7과 4퀘드란트승산기(21)내의 트랜지스터 Q9및 Q10의 콜렉터전류를 수신한다. 유사하게 트랜지스터 Q4는 트랜지스터 Q6Q8및 Q11의 콜렉터전류를 수신한다. 이로부터 트랜지스터 Q3및 Q4삭제가 가능한 것과, 저항 Q3및 Q4내에 직접 상기 언급한 것과, 저항 R 및 R2내에 직접 상기 언급된 콜렉터전류의 가산을 수행하는 것을 기대될 수 있다. 그것은 실행될 수 있고 작동가능한 회로가 초래된다. 그러나, 이러한 R1및 R2의 전류의 직접가산은 그곳을 교차하여 발생된 가변전압이 트랜지스터 Q6내지 Q11의 콜렉터에서 필수적으로 발생되는 문제점을 나타내고 밀밀러효과에 기인하는 차동출력증폭기(19) 및 4쿼드란트 승산기(21)양자 모두에 불필요한 이상을 유도시킬 수 있는 문제점이 생길 수 있다.
차동출력증폭기(19) 및 4쿼드란트 승산기 (21)내의 바람직하지 않은 밀러효과로서의 문제점은 백터가산회로(10 및 11)내에 공통 베이스 증폭기 Q3및 Q4를 사용하여 방지된다. 이 트랜지스터들은 공통으로 접속된 베이스전국에 인가된 전원 V2에 의해 결정된 고정치에서 Q11을 통한 Q6의 콜렉터전위를 조절하도록 제공된다. 다른 방법으로, 백터가산회로(10 및 11)내의 각각 공통베이스 증폭기 트랜지스터 Q3및 Q4는 4쿼드란트 승산기(21) 및 차동출력증포기(19)의 출력에 부하저항 R1및 R2양단에서 발생된 합성신호 C 및 C의 어떠한 궤환도 방지되도록 분리증폭기로서 제공된다.
에미터폴로워 트랜지스터 Q1및 Q2는 저항 R1및 R2양단에 발생된 전압의 영향으로부터 중화회로망(23) 및 압전 크리스탈(13)의 입력 임피던스 특성 변화를 방지하도록 분리증폭기로서 제공된다. 이 것은 전체의 발진기선형성을 개량시킨다. 왜냐하면 압전 크리스탈(13)의 Q는 중화회로망(23)의 Q 보다 훨씬 높고 따라서 단자(102 및 104)에 나타나는 이들 회로의 부하가 다르고 서로 다른 주파수 종속특성을 가지는 것을 기대할 수 있기 때문이다. 다시 말하면 각각의 분리증폭기는 상응하는 합성백터신호 C 및 C가 중화회로망(23) 및 압전크리스탈(13)의 임피던스 특성에 의해 비교적 영향을 받지 않는 것을 보장한다.
중화회로망(23)은 입력단자(231) 및 출력단자(232)간에 접속된 캐피시터 C1과 출력단자(232) 및 바이어스 전원 V1간에 접속된 가변인덕터 L1을 구성한다. 압전 크리스탈(13)의 제2판에 역위상합성백터신호 C를 결합시키는 캐패시터 C1은 압전크리스탈(13)의 기생캐패시턴스에 동일한 캐패시턴스값을 가진다. 인덕터 L1은 압전크리스탈 직렬 공진 주파수에서 공진되도록 중화캐패시터 C1및 압전크리스탈(13)의 기생 캐패시턴스에 기인하여 노드(node)에서 기생캐패시턴스를 중화시키도록 결합캐패시터 C1의 두배값에 동일한 캐패시턴스로 공진조정되고, 중심조파수 조정에 필수적으로 무관한 편차균형(선행성)에 대한 조정을 제공한다.
저역통과 필터(22)는 입력단자(222) 및 출력단자(223)간에 접속된 저항 R5와 단자(223) 및 바이어스 전위원 V1간에 접속된 캐패시터 C2를 구성한다. R5및 C2의 값은 발진기의 소정의 동작주파수 이상의 신호를 감쇄시키도록 양호하게 선택된다. 앞에서 언급된 바와같이, 이 저역통과 필터는 주궤환루프 및 부궤환루프 양자내의 압전 크리스탈(13)의 고조파를 감쇄시킨다. 즉, 이것은 양루프의 전달함수에 저역통과 특성을 전달한다.
가변지연회로망(24)은 단자(223) 및 바이스전위점 V1간에 정렬된 캐피시터 C3와 직렬로 접속된 가변인덕 L2을 구성한다. 출력단자(241)는 L2및 C3의 공통점에 접속된다. 인덕터 L2는 발진기의 중심주파수를 제어하고 저역통과 필터(22) 및 90°의 가변 지연회로망(24)에 대한 전체이상을 제공하도록 조정된다. 발진기의 선형성을 최대화하도록, 가변지연회로망(24)은 발진기의 전주파수 영역너머의 비교적 일정한 이상을 보장하도록 낮은-Q이다. 낮은-Q특성은 지연회로망(16)내의 저항 R6의 부하효과에 의해 달성된다. 가변지연회로망(24)은 또한 주 및 부부프 양쪽에 저역통과 특성을 전달하고 원칙적으로 발진기에 대한 출력신호는 단자(241)에서 유도될 수 있다. 그러나, 연속적으로 설명되어질 바와같이, 고스펙트럼순도의 신호를 얻도록 주루프내의점으로부터 출력신호를 유도하는 것이좋다.
지연회로망(16)은, 병렬 접속된 저항 R6및 캐패시터 C4를 통해 기준전위점 V1에 차례로 접속된, 가변지연회로망(24)의 출력단자(241) 및 출력단자(161)간에 접속된 인덕터 L3을 구성한다. 인덕터 L3및 캐패시터 C4는 소정의 중심주파수에서 90°의 이상을 제공하도록 선택된다. 저항 R6은 회로망 Q을 최소화하는 경향이 있는 양 지연회로망에 대한 부하를 제공하도록 지연회로망(16)의 출력에 포함된다. 낮은-Q회로망이 요구되는 이유는 발진기 주파수가 변화되므로서 생기는 지연회로망의 어떤 실질적인 변화를 방지하는 것이고 따라서, 이상은 백터가산회로(10 및 11)내에 생기는 백터부가 처리장치에 의해 대체로 변화된다. 다른 표현으로는, 위상 지연회로망(14 및 16)은 발진기의소정의 주파수 편차 영역 이상의 사실상 일정한 진폭 및 위상응답을 가지는 낮은 Q 회로망이다.
차동출력증폭기(19)는 4개의 트랜지스터 Q5, Q6, Q7및 Q15와 두개의 저항 R7및 R1 0과 정전류원 I1을 구성한다. 트랜지스터 Q5와 저항 R7은 기준전위 이하의 한 베이스-에미터 오프셋트전위 Vbe에서 트랜지스터 Q6의 베이스 전위를 조절하도록 에미터폴로워로 접속된다. 이 오프셋트는 트랜지스터 Q15및 저항 R10을 구성하는 에미터폴로워의 베이스-에미터접합 양단에서 발생하는 유사한 오프셋트를 보상시킨다. 이후자의 에미터폴로워 목적은 어떤 사용장치(도시치않음)에 발진기 출력신호를 공급하기 위해 저임피던스 출력점(161)을 제공하는 것이며, 반면에, 그와 당시에 사용장치로부터 위상 지연회로망(16)의 출력(161)을 분리시킨다. 분리가 유리하며 따라서, 사용장치의 부하특성내 어떠한 변화도 저항 R6양단의 전압에 영향을 미칠 수 없을 것이다. 앞서 언급된 이 저항은 위상지연회로망(16 및 24)의 Q를 제어하도록 선택된다. 부하로부터 이것을 분리시키는데 의해 Q는 사실상 일정하게 유지될 것이고, 발진기는 사용장치의 임피던스 변화에 의해 영향을 받지 않는다. 이러한 분리 또는 저임피던스 특징이 요구되지 않을 경우에는 트랜지스터 Q5와 Q15및 저항 R7과 R1 0은 생략될 수 있다.
에미터폴로워 입력단이 차동출력증폭기(19)내에 사용되던지 안되던지간에, 주궤환루프내의 고정된 위상 지연회로망(16)의 출력으로부터 어떨 장치에 의해 발진기출력을 유도하는 것이 역시 유리하다. 앞서 언급된 바와같이, 양궤환루프는 가변지연회로망(24) 및 저역통과 필터(22)를 포함하므로 저역통과 전달특성을 가진다. 그러나, 주궤환루프는 부가적인 저역통과 전달특성을 제공하는 위상지연회로망(16)을 포함하며 따라서, 최대의 스펙트럼 순도의 출력신호가 이것의 출력에서 얻어진다.
차동출력 증폭기(19)에서, 트랜지스터 Qb 및 Q7은 전류원 I4을 통해접지되고, 그들 서로 결합된 에미터 들과 차동형태로 접속된다. 고정된 크기의 백터 A의 전압에 상응하는 Q7의 콜렉터(단자(193)) 신호는 압전 크리스탈(13)의 출력신호와 같은 위상히다. 트랜지스터 Qb 및 Q7은 에미터 결합되므로, 트랜지스터 Qb의 콜렉터(단자 (194)) 신호는 고정된 크기의 백터신호 A에 상응하고 압전 크리스탈(13)의 출력과는 위상 이탈된다. 공통 베이스 증폭기 트랜지스터 Q3및 Q4에 의해 제공된 조절에 기인하여 Qb 및 Q7의 콜렉터에서 전압 변화가 발생되지 않음은 능히 감지할 수 있을 것이다. 앞서 언급된 바와같이, 이 트랜지스터 들은 차동출력 증폭기(19)내의 밀러효과를 억제시키고 따라서 이것의 위상 및 주파수 응답을 개량시킨다.
4퀴드란트 승산기(21)는 종래의 6토랜지스터 이중균형 혼합기이지만 상부 랭크(rank) 트랜지스터 Q8내지 Q11에 대한 에미터폴로워입력과 하부 랭크 트랜지스터 Q13및 Q14에 대한 pi-회로망 전류원(종래의 T-회로망 보다 나은)을 포함한다. 두개의 전류원이 요구되더라도, 이 후자의 특징은 단일 가변저항에 의해 4쿼드란트 승산기(21)의 이득조정을 허용한다(따라서 전압제어발진기의 비율 △f△Vc).
4쿼드란트 승산기(21)에 대한 pi-회로망 전류원은 단일 주파수 편차조정(이득조정)가변저항 Rq를 통해 함께 결합된 출력을 가지는 한쌍의 전류원 I2및 I3을 구성하며, 이들 각각은 접지된다. 전류원 I의 출력은, 제1랭크 트랜지스터(Q13,Q14)의 하나인 Q3의 제2도통로를 통하여 콜렉터 전극끼리 접속된 제2랭크트랜지스터(Q8내지 Q11)의 제1쌓인 공통에미터 접속된 Q8및 Q9에 접속되어 역위상의 가변크기의 구적백터신호 B 및 B가 각각 발생되는 출력단자(212 및 211)에 접속된다. 전류원 I3의 출력은 제1랭크 트랜지스터의 제2의 Q4도통도를 통하여, 출력단자(211 및 212)에 각각 콜렉터가 접속된 제2랭크 트랜지스터의 제2쌓인 Q1 0및 Q11의 공통접속된 에미터에 결합된다.
4쿼드란트 승산기(21)에 대한 제어전압 Vc는 각각 제1랭크트랜지스터 Q13및 Q14의 베이스전극에 접속된 입력단자(214 및 215)간에 인가된다. 가변지연회로망(24)의 단자(241)에서의 출력신호는 4쿼드란트 승산기(21)의 입력(216)에 결합되고, 에미터폴로워 트랜지스터 Q16의 베이스에 인가되는데 이 콜렉터에서 공급전압 V3을 수신하고 에미터는 R11을 통하여 접지로 된다. Q16의 에미터는 또한 제1트랜지스터 Q8및 Q10의 베이스에 제2랭크의 각각의 트랜지스터쌍을 접속시킨다. R12및 R8을 구성하는 에미터폴로워는 Q12의 베이스가 바이어스전압 V1에 접속되고 이것의 에미터가 제2랭크 트랜지스터쌍의 제2트랜지스터 Q6및 Q11의 베이스전극에 접속된 것만을 제외하곤 Q16및 R11을 구성하는 에미터폴로워와 동일하다.
제2에미터폴로워 Q12, R8의 목적은 바이어스 전압 V1이하의 오프셋트 Vbe인 Q9및 Q11의 베이스전극에 대한 기준전압을 제공하는 것이다. 이것은 Q16의 베이스-에미터접합 양단에서 생기는 유사한 오프셋트를 보상한다. 트랜지스터 Q16및 저항 R11은 4쿼드란트 승산기(21)의 입력에 의해 지연회로망(24)의 출력단자(241)의 부하를 방지하는 에미터폴로워를 형성한다. 이것은 또한 발진기의 선형성을 개량한다. 그러나, 필요하다면 에미터폴로워 트랜지스터 Q16및 Q12와 연관된 부하저항 R11및 R8은 생략될 수 있다
앞서 설명된 Pi-회로망의 전류원 I2및 I3은 저항 또는 적절하게 바이어스된 트랜지스터 구성한다. 그것들은 트랜지스터 Q13및 Q14의 에미터와 접지간에 사실상 동일한 전류가 도통하도록 설계7되는 것이 좋다. 이러한 가정으로 4쿼드란트 승산기(21)의 작동이 설명될 것이다.
우선 제어전압 VC가 영볼트라고 가정하자. 이것은 Q13및 Q14의 에미터전압이 동일해지는데 기인될 것이고, R9를 통하여 어떤 방향으로도 전류는 흐르지 않을 것이며, Q8및 Q9의 에미터에 공급된 전류는 Q10및 Q11의 에미터에 공급된 전류와 동일한 것이다. 따라서, Q8및 Q9에 의해 형성된 자동출력 증폭기의 상호 콘덕턴스는 Q10및 Q11에 의해 형성된 차동출력증폭기의 것과 동일해질 것이다. 이들 차동출력 증폭기는 교차 결합된 출력과 공통접속된 입력 및 동일한 상호 콘덕턴스를 가지므로, 단자(216)에 인가된 어떠한 신호도 이것의 극성이나 크기에 무관하게 제거될 것이다. 예를들면, 단자(216)에서의 전압이 V1에 대하여 정극성일 경우, Q8에 의해 도통된 전류내의 결과로서 생기는 종가는 트랜지스터 Q11에 의해 도통된 전류의 감소에 상응하여 오프셋트 되거나 또는 삭제될 것이다. 역으로, 단자(216)에서의 전압이 V1에 관해 부극성일 경우, Q8을 통한 도통감소는 Q11의 도통증가에 의해 오프셋트될 것이다. 따라서 Vc가 영볼트와 같다면, 신호는 단자(216)에서의 신호극성 또는 크기에 관계없이 출력(211 및 212)(고정정전류와 다른)에서 발생되지 않는다.
단자(215)에 대해 단자(214)가 정극성이 되도록 제어전압 Vc를 인가시키는 것은 Q13의 콜렉터전류가 Q14의 콜렉터전류를 초과하는데 기인될 것이고 따라서 트랜지스터 Q8및 Q9의 상호 콘덕턴스는 Q10및 Q11의 상호 콘덕턴스를 초과할 것이다. 따라서, 완전한 신호제거는 더이상 발생되지 않고, 출력신호 전압성분은 단자(216)에서의 전압과 동일위상이고 Vc에 정비례하는 크기를 가진 R1의 양단에서 발생될 것이다. Vc의 극성을 반전시키는 것은 R1양단의 출력전압 성분의 위상이 180°반전되는데 기인할 것이다. 왜냐하면, Q10및 Q11에 의해 형성된 차동 출력증폭기의 상호 콘덕턴스는 Q8및 Q9에 의해 형성된 차동출력 증폭기의 상호콘덕턴스를 초과할 것이기 때문이다.
제어신호 및 기준전압은 4쿼드란트 승산기(21)에 다르게 인가되어진다. 예를들면, 단자(214 및 215)의 한개에 전원 직렬(sinQle-ended)(차등보다 나은)제어전압을 인가시킬 수 있고 반면에 다른 것에는 직렬한 기준전위가 인가된다. 교대로 제어전압은 제1랭크 트랜지스터보다 제2랭크 트랜지스터에 전원 직렬 또는 차동신호중의 한개로서 인가될 수 있고, 입력신호는 제1랭크 트랜지스터에 인가될 수 있다. 이러한 약소한 변화는 4쿼드란트 승산기기술의 작업상 숙련된 자들에 잘 알려져 있다. 도시된 4쿼드란트 승산기(즉, 가변상호 콘덕턴스형)의 특정한 등급을 사용해야 할 필요는 없다. 펄스 폭 펄스 높이(PWPH)와 같은 다른 형태의 증배기가 모든 가능한 4쿼드란트의 작동에 대신 사용되어질 수 있다.

Claims (1)

  1. 압전 크리스탈을 제1및 제2판으로 구비하고, 주궤한 루프를 상기 압전 크리스탈에 연결시켜 출력 신호 발진이 소정의 주파수에서 발생되도록 하면서 부궤한 루프를 상기 압전 크리스탈에 연결시켜 제어신호 표시에 응답하여 상기 소정의 주파수 변화에 기인되는 4쿼드란트 승산기를 구비하는 종류의 발진기에 있어서,상기 주 궤환 루프(14,16,18,10)내의 제1및 제290°위상 지연회로망(14,16)을 종속 연결시켜, 주궤환 루프내의
    Figure kpo00002
    래디안(radian) 이상(移相)과 저역통과 전달특성을 제공케하되, 상기 제1위상 지연회로망(14)의 입력을 상기 압전 크리스탈(13)의 제2판에 연결시키며, 상기 제2위상 지연 회로망(16)의 입력을 상기 제1위상회로망의 출력에 연결되게 함과 동시에 제2위상회로망(16)의 출력을 상기 압전 크리스탈(13)의 제1판에 연결하되,부호변환기(18)를, 상기 제1위상지연회로망(14)의 출력과 상기 압전 크리스탈(13)의 제1판사이에, 상기 제2위상지연회로망(16)과 직렬로 연결시켜, 부가의
    Figure kpo00003
    래디안의 이상을 상기주궤환루프 전달되게 하며,상기 제1위상 지연회로망(14)을 상기 4쿼드란트 승산기의 입력으로 연결함에 의하여, 상기 종속연결된 위상지연회로망의 제1위상지연회로망(14)이 부궤환루프와 공통으로 분할되게 함과 동시에 상기 4쿼드란트 승산기에 구적 입력신호를 공급하게 하고,상기 종속 연결내의 상기 제2위상 지연회로망(16)의 출력으로부터의 출력신호를 유도하기 위한 장치로 구비시켜 배음 발진의 경향을 억제하게 하면서 상기 출력신호의 스펙트럼 순도를 향상시키도록 한 가변주파수 발진기.
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