WO1996004709A1 - Oscillator - Google Patents

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WO1996004709A1
WO1996004709A1 PCT/JP1995/001525 JP9501525W WO9604709A1 WO 1996004709 A1 WO1996004709 A1 WO 1996004709A1 JP 9501525 W JP9501525 W JP 9501525W WO 9604709 A1 WO9604709 A1 WO 9604709A1
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phase shift
circuit
phase
output
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PCT/JP1995/001525
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Japanese (ja)
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Takeshi Ikeda
Tadataka Ohe
Tsutomu Nakanishi
Original Assignee
Takeshi Ikeda
Tadataka Ohe
Tsutomu Nakanishi
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    • 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
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/20Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising resistance and either capacitance or inductance, e.g. phase-shift oscillator
    • HELECTRICITY
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    • HELECTRICITY
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    • 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
    • H03B2201/00Aspects of oscillators relating to varying the frequency of the oscillations
    • H03B2201/02Varying the frequency of the oscillations by electronic means

Definitions

  • the present invention relates to an oscillator which can be easily formed as an integrated circuit and whose oscillation frequency can be largely adjusted.
  • the resistance value of the variable resistor Rs forming a series circuit with the capacitor C and the variable resistance Rp forming the parallel circuit with the capacitor C are changed.
  • the resistance must be changed in conjunction with the resistance, but if an error occurs in the resistance of each of the variable resistors Rs and Rp, the voltage input to the amplifier A will increase or decrease. Oscillation output fluctuates. When the oscillation output decreases, oscillation stops, and when the oscillation output increases, significant distortion occurs in the oscillation output.
  • the stabilization means adds nonlinearity to the amplitude characteristics of the amplifier, that is, the amplitude varies depending on the output level. Characteristic will be added.
  • variable frequency oscillator that can greatly adjust the oscillation frequency using an integrated circuit.
  • One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input radiator to which an AC signal is input via the first resistor; and an inverting input terminal and an output terminal of the differential input amplifier.
  • a series circuit including a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor, and a connection between the third resistor and the capacitor. Section is connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier,
  • a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input through the first resistor; and an inverting input terminal and an output terminal of the differential input amplifier.
  • a second resistor connected between the first resistor and a series circuit including a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor, and a connection part of the third resistor and the capacitor. are connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier, and
  • a non-inverting circuit that outputs the input AC signal without changing the phase
  • the two phase-shift circuits and the non-inverting circuit are vertically connected, and the output of the last stage among the plurality of vertically connected circuits is fed back to the input side of the first stage, A sine wave oscillation output is extracted from any of the plurality of circuits.
  • the oscillator of the present invention One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier And a series circuit including a third resistor and an inductor connected to the other end of the first resistor, and a connection portion of the third resistor and the inductor. It has two phase shift circuits connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier,
  • One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier
  • a second resistor connected to the other end of the first resistor, and a series circuit including a third resistor and an ingector connected to the other end of the first resistor.
  • Two phase shifters connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier,
  • a non-inverting circuit that outputs the input AC signal without changing the phase
  • the two phase-shift circuits and the non-inverting circuit are vertically connected, and the output of the last stage in the plurality of connected circuits is fed back to the input side of the first stage.
  • a sine wave oscillation output is extracted from any of the plurality of circuits. Also, the oscillator of the present invention
  • One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier
  • a second resistor connected to the other end of the first resistor, and a series circuit including a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor, and a connection part of the third resistor and the capacitor.
  • a first phase shift circuit connected to a non-inverting input terminal of the differential input amplifier
  • One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor; and an inverting input terminal and an output of the differential input amplifier
  • a second resistor connected between the third resistor and the inductor, and a series circuit including a third resistor and an inductor connected to the other end of the first resistor.
  • a second phase shift circuit having a connection connected to a non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
  • the output of the first and second phase-shift circuits connected in cascade is fed back to the input side of the previous stage, and a sine wave is output from one of the first and second phase-shift circuits.
  • the oscillation output is taken out.
  • One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier And a series circuit comprising a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor, wherein a connection portion of the third resistor and the capacitor is connected to the second resistor.
  • a first phase shift circuit connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
  • One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier And a series circuit including a third resistor and an inductor connected to the other end of the first resistor, and a connection portion of the third resistor and the inductor.
  • a second phase shift circuit connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
  • a non-inverting circuit that outputs the input AC signal without changing the phase
  • the first and second phase shift circuits and the non-inverting circuit are vertically connected, and the output of the last stage among the plurality of vertically connected circuits is fed back to the input side of the first stage. At the same time, a sine wave oscillation output is taken from any of these circuits.
  • the phase shift amount becomes 0 ° due to the total of the two phase shift circuits or the total of the two phase shift circuits and the non-inverting circuit, and the width of each circuit is adjusted.
  • the loop gain By setting the loop gain to 1 or more, sine wave oscillation is performed. Also, the oscillator of the present invention
  • One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier And a series circuit comprising a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor, wherein a connection portion of the third resistor and the capacitor is connected to the second resistor.
  • Two phase shifters connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier,
  • a phase inversion circuit that inverts the phase of the input AC signal and outputs the inverted signal
  • One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier
  • a second resistor connected to the first resistor, and a series circuit including a third resistor and an inductor connected to the other end of the first resistor, and a connection portion of the third resistor and the inductor.
  • Two phase shifting circuits connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
  • a phase inversion circuit that inverts the phase of the input AC signal and outputs the inverted signal
  • One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor; and a counter input terminal and an output terminal of the differential input amplifier.
  • a second resistor connected between the third resistor and the capacitor, and a series circuit including a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor.
  • a first phase shift circuit having a portion connected to a non-inverting input terminal of the differential input amplifier; One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier And a series circuit including a third resistor and an inductor connected to the other end of the first resistor, and a connection portion of the third resistor and the inductor.
  • a second phase shift circuit connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
  • a phase inversion circuit that inverts the phase of the input AC signal and outputs the inverted signal
  • the total phase shift amount is 0 ° due to the entire two phase shift circuits and the phase inverting circuit, and the sine is adjusted by adjusting the amplification of each circuit to make the loop gain 1 or more. Wave oscillation is performed.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the oscillator of the present invention
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the preceding phase shift circuit shown in FIG. 1,
  • FIG. 3 is a vector diagram showing a relationship between an input / output voltage of the phase shift circuit shown in FIG. 2 and a voltage appearing on a capacitor or the like;
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the subsequent phase shift circuit shown in FIG. 1,
  • FIG. 5 is a vector diagram showing the relationship between the input and output voltages of the phase shift circuit shown in FIG.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing the oscillator of the present invention using a transfer function K1
  • FIG. 7 is a circuit diagram obtained by converting the circuit shown in FIG. 6 by Miller's theorem
  • FIG. Circuit diagram showing a partial modification of the oscillator shown in the figure
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing a second embodiment of the oscillator of the present invention.
  • FIG. 10 is a circuit diagram showing the configuration of the phase shift circuit of the preceding stage shown in FIG. 9,
  • Fig. 11 shows the phase shift circuit shown in Fig. 10
  • Vector diagram showing the relationship with pressure
  • FIG. 12 is a circuit diagram showing the configuration of the subsequent phase shift circuit shown in FIG.
  • FIG. 14 is a circuit diagram showing a partially modified example of the oscillator shown in FIG. 9,
  • FIG. 15 is a circuit diagram showing a third embodiment of the oscillator of the present invention.
  • FIG. 17 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the oscillator of the present invention.
  • FIG. 18 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of the oscillator of the present invention.
  • FIG. 19 is a circuit diagram showing a seventh embodiment of the oscillator of the present invention.
  • FIG. 20 is a circuit diagram showing an eighth embodiment of the oscillator of the present invention.
  • FIG. 21 is a circuit diagram showing a ninth embodiment of the oscillator of the present invention.
  • FIG. 22 is a circuit diagram showing a tenth embodiment of the oscillator of the present invention.
  • FIG. 24 is a diagram showing a connection form between a phase shift circuit and a phase inversion circuit
  • FIG. 25 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit in which the variable resistor of the CR circuit in the phase shift circuit is replaced with FET.
  • FIG. 26 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit in which the variable resistor of the LR circuit in the phase shift circuit is replaced with FET.
  • FIG. 27 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit in which a capacitor of a CR circuit in the phase shift circuit is replaced with a variable capacitance diode.
  • FIG. 28 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit in which the inductor of the LR circuit in the phase shift circuit is replaced with a variable inductor.
  • FIG. 29 is a plan structural view of the variable inkuta shown in FIG. 28,
  • FIG. 30 is a detailed structural view of the variable inkuta shown in FIG. 29,
  • FIG. 31 is an enlarged sectional view taken along the line A—A of FIG. 30,
  • FIG. 32 is a plan view showing a modification of the variable inductor shown in FIG. 29,
  • FIG. 33 is a plan view showing another modification of the variable inductor shown in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view showing another modification ⁇ of the variable inductor shown in FIG. 29;
  • FIG. 35 is a plan view showing another example of the variable inductor shown in FIG. 28.
  • FIG. 36 is a detailed view of the variable inductor shown in FIG.
  • FIG. 37 is an enlarged sectional view taken along the line BB of FIG. 36.
  • FIG. 38 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance conversion circuit used in the oscillator of the present invention.
  • FIG. 39 is a diagram showing the capacitance conversion circuit shown in FIG. 38 using a transfer function K4. circuit diagram,
  • FIG. 40 is a circuit diagram obtained by converting the circuit shown in FIG. 39 by Miller's theorem
  • FIG. 41 is a simplified circuit diagram of the capacitance conversion circuit shown in FIG. 38
  • FIG. 42 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance conversion circuit using an emitter follower circuit in the first stage
  • FIG. 43 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance conversion circuit using a source follower circuit in the first stage
  • FIG. 44 is a circuit diagram showing a configuration of an inductance conversion circuit used in the oscillator of the present invention.
  • FIG. 45 is a circuit diagram showing a configuration of an inductance conversion circuit in which the entire amplifier including the two operational amplifiers included in FIG. 44 is replaced by an emitter follower circuit;
  • FIG. 46 is a circuit diagram showing a configuration in which the inductance conversion circuit of FIG. 45 is realized by a source follower circuit
  • FIG. 47 is a circuit diagram showing another example of the inductance conversion circuit.
  • Fig. 48 is a circuit diagram that extracts the parts necessary for the operation of the phase shift circuit of the present invention in the operational amplifier.
  • FIG. 49 is a circuit diagram showing a conventional sine wave oscillator
  • FIG. 50 is a circuit diagram showing a conventional sine wave oscillator. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillator according to a first embodiment.1
  • Each of oscillators 1 shifts a phase of an input signal by a predetermined amount to obtain a total of 0 ° at a predetermined frequency at a predetermined frequency.
  • Two phase shift circuits 10 C and 30 C that perform phase shift A feedback resistor 70 feeds back the output of the path 30 C to the input side of the preceding phase shift circuit IOC.
  • This feedback resistor 70 has a finite resistance value from 0 ⁇ .
  • FIG. 2 shows a configuration extracted from the phase shift circuit 10C in the preceding stage shown in FIG.
  • the front-stage phase shift circuit 10C shown in FIG. 1 includes an operational amplifier (operation amplifier) 12, which is a type of differential input amplifier, and an operational amplifier 12 which shifts the phase of a signal input to an input terminal 22 by a predetermined amount.
  • the capacitor 14 and the variable resistor 16 input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 12, the resistor 18 inserted between the input terminal 22 and the inverting input terminal of the operational amplifier 12, and the output terminal 24 of the operational amplifier 12 and the inverting input terminal. It consists of a resistor 20 inserted between them.
  • phase shift circuit 10C having such a configuration, when a predetermined AC signal is input to the input terminal 22, the voltage VR1 appearing at both ends of the variable resistor 16 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 12. You.
  • the same current flows through the two resistors 18 and 20, so that the voltage VC1 appears at both ends of the resistor 20.
  • the voltage VC1 appearing at each end of these two resistors 18 and 20 has the same direction in terms of the vector.
  • the vector voltage of the voltage VC1 across the resistor 18 is the input voltage Ei
  • the vector voltage of the voltage VC1 of the resistor 20 is the output voltage Eo.
  • FIG. 3 is a vector diagram showing a relationship between an input / output voltage of the phase shift circuit 10C and a voltage appearing on a capacitor or the like.
  • the output voltage Eo is the result of the vector subtraction of the voltage VC1 from the voltage VR1.
  • the input voltage Ei and the output voltage Eo differ only in the direction in which the voltage VC1 is synthesized, and their absolute values are equal. Therefore, the relationship between the magnitude and the phase of the input / output voltage can be represented by an isosceles triangle with the input voltage Ei and the output voltage Eo as hypotenuses and the base at twice the voltage VC1, and the amplitude of the output signal is It can be seen that the phase shift amount is represented by 01 shown in FIG. 3 regardless of the amplitude of the input signal.
  • phase difference between the input voltage Ei and the voltage VR1 is theoretically 90 as it changes to ⁇ .
  • the phase shift amount 01 of the entire phase shift circuit 10C is twice that, and changes from 180 ° to 0 ° according to the frequency.
  • Ei E: • (5) ⁇ CRs + 1 1 + T s
  • C represents the capacitance of the capacitor 14
  • R represents the resistance of the variable resistor 16
  • T the time constant of the CR circuit composed of the capacitor 14 and the variable resistor 16
  • equation (7) indicates that the phase shift circuit 10C of this embodiment has a constant amplitude of the output signal equal to the amplitude of the input signal no matter how the phase between the input and output rotates. ing.
  • phase shift amount 01 of the output voltage Eo with respect to the input voltage Ei is obtained from the equation (6).
  • the frequency ⁇ at which the phase shift amount 01 becomes substantially 90 ° can be changed.
  • FIG. 4 shows a configuration extracted from the phase shift circuit 30C at the subsequent stage shown in FIG.
  • the phase shift circuit 30C at the subsequent stage shown in the figure is configured to shift the phase of the signal input to the input terminal 42 by a predetermined amount to the operational amplifier 32 which is a type of A variable resistor 36 and a capacitor 34 to be input, a resistor 38 inserted between the input terminal 42 and the inverting input terminal of the operational amplifier 32, and a resistor 40 inserted between the output terminal 44 of the operational amplifier 32 and the inverting input terminal. It is composed of
  • phase shift circuit 30C having such a configuration, when a predetermined AC signal is input to the input terminal 42, the voltage VC2 appearing across the capacitor 34 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 32.
  • FIG. 5 is a vector diagram showing a relationship between an input / output voltage of the subsequent phase shift circuit 30C and a voltage appearing on a capacitor or the like.
  • the voltage VC2 appearing at both ends of the capacitor 34 and the voltage VR2 appearing at both ends of the variable resistor 36 are 90 ° out of phase with each other. i. Therefore, when the amplitude of the input signal is constant and only the frequency changes, the voltage V C2 across the capacitor 34 and the voltage V R2 across the variable resistor 36 change along the circumference of the semicircle shown in FIG. I do.
  • the output voltage Eo is obtained by vectorically subtracting the voltage VR2 from the voltage VC2.
  • the input voltage Ei and the output voltage Eo differ only in the direction in which the voltage VR2 is synthesized, and their absolute values are equal. Therefore, the relationship between the magnitude and the phase of the input / output voltage can be represented by an isosceles triangle with the input voltage Ei and the output voltage Eo as hypotenuses and the base at twice the voltage VR2, and the amplitude of the output signal varies with the frequency. Regardless of the amplitude of the input signal, it is understood that the phase shift amount is represented by 02 shown in FIG.
  • the phase difference between the input voltage Ei and the voltage VC2 is theoretically It changes from 0 ⁇ to 90 ° as it changes to ⁇ .
  • the shift amount 02 of the entire phase shift circuit 30C is twice that, and changes from 0 ° to 180 ° according to the frequency.
  • the voltage between both ends of the resistors 38 and 40 is 1 ⁇ r.
  • the value obtained by adding the voltage VR2 across the variable resistor 36 and the voltage Ir across the resistor 38 must be 0.
  • the sum of the voltages VC2 and VR2 at both ends of the capacitor 34 and the variable resistor 36 is the voltage Ei applied to the input terminal 42.
  • T ( CR) in the same manner as above.
  • Equations (13) and (14) described above differ only in sign from Equations (5) and (6) shown for the previous phase shift circuit 10C. Therefore, for the absolute value of the output voltage ⁇ , equation (7) can be applied as it is, and no matter how the phase between the input and output rotates, the amplitude of the output signal is It should be equal to the amplitude of
  • ⁇ 1 t an ', 2-1 •
  • the frequency ⁇ at which the phase shift amount 02 becomes substantially 90 ° can be changed.
  • phase shift circuits 10C and 30C are shifted by a predetermined amount in each of the two phase shift circuits 10C and 30C.
  • the relative phase relationship between the input and output voltages in each of the phase shift circuits 10C and 30C is in the opposite direction, and the two phase shift circuits at a predetermined frequency.
  • a signal with a phase shift of 0 ° is output by the entire 10C and 30C.
  • the output of the subsequent phase shift circuit 30C is returned to the input side of the previous phase shift circuit 10C via the feedback resistor 70, and the returned signal is input to the input terminal (No. 2 Input to the input terminal 22) shown in the figure.
  • the oscillator 1 of this embodiment such a feedback loop is formed, and by setting the loop gain to 1 or more, Sinusoidal oscillation is performed at such a frequency that the phase shift amount becomes 0 ° when making a round of the closed loop.
  • FIG. 6 is a circuit diagram in which the entirety of the two phase shift circuits 10 C and 30 C having the above-described configuration is replaced with a circuit having a transfer function K1, and a circuit having a transfer function K1 and a resistance value R0 A closed loop is formed by the feedback resistor 70 of FIG.
  • FIG. 7 is a circuit diagram obtained by converting the circuit shown in FIG. 6 by Miller's theorem. As shown in FIG. 7, when the feedback resistor 70 having the resistance value R0 is converted into the input shunt resistor, the resistance value Rs Is
  • an ideal phase-shift circuit with a transfer function K1 (all-pass * network) satisfies the condition that the phase shift is 0 ° at any finite frequency, selective As a result, a negative resistance is realized, and oscillation is possible.
  • the input shunt resistor is in the form of being connected in parallel with the input impedance of the phase shift circuit, and the combination of these must be a negative resistance.
  • the resistance value R0 of the force feedback resistor 70 must be set low. Since it is extremely easy to set the input impedance of the phase shift circuit to a high level in design, it is theoretically possible to ignore the effect of the input impedance of the phase shift circuit.
  • each CR circuit in the phase shift circuits 10C and 30C was assumed to be different, and they were set to ⁇ , ⁇ 2 respectively.
  • the phase difference is 0 when. Becomes At this frequency, the input shunt resistance Rs becomes a negative resistance, and simultaneously satisfies the oscillation voltage condition and the frequency condition.
  • the phase shift amount of a signal that goes around the closed loop can be made 0 ° at a certain frequency, and the loop gain at this time becomes 1
  • the frequency at which the phase shift amount is 0 ° depends on the variable resistance in each of the phase shift circuits 10C and 30C. Since it can be changed by changing the resistance value of 16 or 36, a variable frequency oscillator can be easily realized.
  • the resistance value of the resistor 20 is larger than the resistance value of the resistor 18 or the resistance value of the resistor 40 is larger than the resistance value of the resistor 38.
  • the oscillator 1 of this embodiment is configured by combining an operational amplifier, a capacitor, or a resistor, and any of the constituent elements can be formed on a semiconductor substrate. It is easy to form an integrated circuit by forming the whole on a semiconductor substrate.
  • the phase shift circuit 10C is arranged in the preceding stage and the phase shift circuit 30C is arranged in the subsequent stage, respectively. Since the shift amount only needs to be 0 °, the phase shift circuit 30C may be arranged at the front stage and the phase shift circuit 10C may be arranged at the rear stage, and the oscillator may be configured.
  • the oscillator 1 of the first embodiment described above has a phase shift amount of 0 ° due to the entire two phase shift circuits 10 C and 30 C to perform a predetermined oscillating operation.
  • a non-inverting circuit that does not shift may be added.
  • FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillator 1A in which a non-inverting circuit 50 is added to the oscillator 1 shown in FIG.
  • the non-inverting circuit 50 includes an operational amplifier 52 having an inverting input terminal grounded via a resistor 54 and a resistor 56 connected between the inverting input terminal and the output terminal. It functions as a buffer having a predetermined amplification determined by the resistance ratio of the two resistors 54 and 56.
  • the non-inverting circuit 50 having such a configuration outputs the input signal without changing the phase, and it is easy to set the loop gain of the oscillator 1 A to 1 or more by adjusting the amplification degree. Becomes (Second embodiment)
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillator according to a second embodiment to which the present invention is applied.
  • Each of the oscillators 2 shifts the phase of an input signal by a predetermined amount so that the oscillator 2 operates at a predetermined frequency. It consists of two phase shift circuits 10L and 30L that perform a total phase shift of 0 °, and a return resistor 70 that returns the output of the subsequent phase shift circuit 30L to the input side of the previous phase shift circuit 10L. Have been.
  • FIG. 10 is a diagram extracted from the configuration of the preceding-stage phase shift circuit 10L shown in FIG. 9, and the former-stage phase shift circuit 10L is an operational amplifier (operational amplifier) which is a type of differential input amplifier. 12, a variable resistor 16 and an inductor 17 for shifting the phase of the signal input to the input terminal 22 by a predetermined amount and inputting them to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 12, and the inverting input terminal of the input terminal 22 and the operational amplifier 12. And a resistor 20 inserted between the output terminal 24 of the operational amplifier 12 and the inverting input terminal.
  • the phase shift circuit 10 L having such a configuration, when a predetermined AC signal is input to the input terminal 22, the voltage V L1 appearing at both ends of the intagter 17 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 12. You.
  • the resistance 18 and the resistance 20 have the same resistance value, the same current flows through these two resistances 18 and 20, so that the voltage VR3 appears at both ends of the resistance 20.
  • the voltage VR3 appearing at both ends of these two resistors 18 and 20 has the same direction in vector, and considering the inverting input terminal (voltage VL1) of the operational amplifier 12, the resistance 18
  • the output voltage Eo is the input voltage Ei obtained by adding the voltage VR3 between both ends in a vector manner to the input voltage Ei, and the output voltage Eo is obtained by subtracting the voltage VR3 of the resistor 20 in a vector manner.
  • FIG. 11 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of the phase shift circuit 10 L and the voltage appearing at the ingector and the like.
  • the voltage V appearing at both ends of the And the voltage VR3 appearing at both ends of the variable resistor 16 is 90 ° out of phase with each other, and the sum of these vectors is the input voltage Ei.
  • the voltage VL1 across the inductor 17 and the voltage VR3 across the variable resistor 16 change along the circumference of the semicircle shown in FIG. I do.
  • the output voltage Eo is the result of the vector subtraction of the voltage VR3 from the voltage VL1.
  • the input voltage Ei and the output voltage Eo differ only in the direction in which the voltage VR3 is synthesized, and their absolute values are equal. Therefore, the relationship between the magnitude and the phase of the input / output voltage can be represented by an isosceles triangle with the input voltage E i and the output voltage E 0 as the hypotenuse and the base as twice the voltage V R3, and the amplitude of the output signal Is the same as the amplitude of the input signal regardless of the frequency, and it can be seen that the amount of phase shift is represented by 03 shown in FIG.
  • the phase difference between the input voltage Ei and the voltage VU is It changes from 90 ° to 0 ° as it changes from ⁇ to ⁇ .
  • the phase shift amount 03 of the entire phase shift circuit 10 L is twice as large as that, and from 180 ° to 0 depending on the frequency. It changes up to.
  • VLl Eo- (-I T)
  • L represents the inductance of the inductor 17
  • R represents the resistance of the variable resistor 16
  • T ( L / R) as in.
  • FIG. 12 is a diagram extracted from the configuration of the phase shift circuit 30 L of the subsequent stage shown in FIG. 9, and the phase shift circuit 30 L of the latter stage is composed of an operational amplifier 32, which is a kind of differential input amplifier, and an operational amplifier 32.
  • the phase of the signal input to the input terminal 42 is shifted by a predetermined amount, and the inductor 37 and the variable resistor 36 input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 32 and the input terminal 42 and the inverting input terminal of the operational amplifier 32. It is composed of a resistor 38 inserted and a resistor 40 inserted between the output terminal 44 of the operational amplifier 32 and the inverting input terminal.
  • phase shift circuit 30L having such a configuration, when a predetermined AC signal is input to the input terminal 42, the voltage V R4 appearing at both ends of the variable resistor 36 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 32. Is done.
  • the same current flows through the two resistors 38 and 40, so that the voltage V L2 appears at both ends of the resistor 40.
  • the voltage V L2 appearing at each end of these two resistors 38 and 40 is vector-wise oriented in the same direction.
  • the inverting input terminal (voltage VR4) of the operational amplifier 32 The sum of the voltage V L2 at both ends of the resistor 38 in a vector manner is the input voltage E i, and the sum of the voltage L 2 across the resistor 40 in a vector manner is the output voltage E o.
  • FIG. 13 is a vector diagram showing a relationship between an input / output voltage of the subsequent phase shift circuit 30L and a voltage appearing in an inductor or the like.
  • the voltage V R4 appearing at both ends of the variable resistor 36 and the voltage V L2 appearing at both ends of the inductor 37 are 90 ° out of phase with each other.
  • the result is the input voltage E i. Therefore, the input signal amplitude is constant and only the frequency is changed.
  • the voltage V R4 across the variable resistor 36 and the voltage V V across the variable resistor 37 along the circumference of the semicircle shown in FIG. L2 changes.
  • the output voltage Eo is obtained by vectorically subtracting the voltage VL2 from the voltage VR4.
  • the output voltage Eo and the output voltage Eo differ only in the direction in which the voltage VL2 is synthesized, and their absolute values are equal. Therefore, the relationship between the magnitude and the phase of the input / output voltage can be represented by an isosceles triangle with the input voltage Ei and the output voltage Eo as hypotenuses and the base at twice the voltage VL2, and the amplitude of the output signal is related to the frequency. It can be seen that the amplitude is the same as the amplitude of the input signal, and the phase shift amount is represented by 04 shown in FIG.
  • the phase difference between the input voltage Ei and the voltage VR4 is theoretically It changes from 0 ° to 90 ° as it changes to.
  • the shift amount 04 of the entire phase shift circuit 30L is twice that, and changes from 0 ° to 180 ° according to the frequency.
  • the value obtained by adding the voltage VL2 across the inductor 37 and the voltage Ir across the resistor 38 must be 0.
  • VL2 + (-1 -r) 0
  • the voltage Ei applied to the input terminal 42 is the sum of the voltages VR4 and VL2 at both ends of the variable resistor 36 and the inductor 37.
  • L represents the inductance of the inductor 37
  • R represents the resistance value of the variable resistor 36
  • T ( L / R)
  • the calculation result of the equation (31) is the same as the calculation result of the equation (13) shown in the first embodiment.
  • the phase shift circuit 30 L of this embodiment is different from the phase shift circuit of the first embodiment. It can be seen that there is the same input-output voltage relationship as 30C. Therefore, no matter how the phase of the input / output signal rotates, the amplitude of the output signal of the phase shift circuit 30L is constant.
  • phase shift amount 4 of the output voltage Eo with respect to the input voltage 02 expressed in the above equation (15) is applied as it is.
  • the amount will be almost 90 °.
  • the frequency ⁇ at which the phase shift amount becomes approximately 90 ° can be changed.
  • the phase is shifted by a predetermined amount in each of the two phase shift circuits 10L and 30L.
  • the relative phase relationship between the input and output voltages in each of the phase shift circuits 10L and 30L is in the opposite direction, and the two phase shift circuits 10L and 30L at a predetermined frequency.
  • a signal with a phase shift of 0 ° is output.
  • the output of the subsequent phase shift circuit 30 L is fed back to the input side of the previous phase shift circuit 10 L via the return resistor 70, and this feedback signal is input to the input terminal ( It is input to the input terminal 22) shown in FIG.
  • such a return loop is formed, and by setting the loop gain to 1 or more, a sine wave is generated at a frequency such that the phase shift amount becomes 0 ° when the loop goes through the closed loop. Wave oscillation occurs.
  • the oscillator 2 of the second embodiment including the above-described two phase shift circuits 10L and 30L can be replaced by a circuit having a transfer function K1, as in the case of the first embodiment.
  • This can be represented by the circuit diagram shown in FIG. Therefore, by performing conversion using the Miller's theorem, the circuit can be represented by the circuit diagram shown in FIG. 7, and the input shunt resistance Rs of the circuit after the conversion can be represented by equation (16).
  • the phase shift amount of a signal that makes a round of the closed loop can be set to 0 ° at a certain frequency, and the loop gain at this time is set to 1 or more.
  • the frequency at which the phase shift amount becomes 0 ° can be changed by changing the resistance value of the variable resistor 16 or 36 in each of the phase shift circuits 10L and 30L.
  • the oscillation frequency ⁇ of the oscillator 2 of this embodiment becomes 1 ZT ⁇ RZL when the time constants of the LR circuits in the two phase shift circuits 10 L and 30 L are the same, for example, By changing R, it can be greatly changed.
  • the phase shift circuit 10L is arranged in the preceding stage and the phase shift circuit 30L is arranged in the subsequent stage, respectively. Since the amount only needs to be 0 °, the oscillator may be configured such that the phase shift circuit 30L is arranged at the front stage and the phase shift circuit 10L is arranged at the rear stage, with the order before and after these being interchanged.
  • the phase shift amount is set to 0 ° by the entirety of the two phase shift circuits 10L and 30L to perform a predetermined oscillation operation.
  • a non-inverting circuit 50 that does not shift the phase may be added to configure the oscillator 2A.
  • FIG. 15 is a circuit diagram showing the configuration of the oscillator according to the third embodiment.
  • the phase of the input signal is shifted by a predetermined amount so that the oscillator 3 has a total of 0 at a predetermined frequency.
  • the output of the subsequent phase shift circuit 30 L is returned to the input side of the previous phase shift circuit 10 C via the return resistor 70, and the returned signal is input to the phase shift circuit 10 C.
  • Terminal No. 2 Input to the input terminal 22 shown in the figure.
  • the oscillator 3 of this embodiment such a feedback loop is formed, and by setting the loop gain to 1 or more, the amount of phase shift is 0 when the loop goes through the closed loop.
  • Sine wave oscillation is performed at a frequency such that
  • the oscillator 3 of the third embodiment including the above-described two phase shift circuits 10 C and 30 L can be replaced by a circuit having a transfer function K 1 as in the case of the first embodiment. It can be represented by the circuit diagram shown in FIG. Therefore, the conversion by the Miller's theorem can be represented by the circuit diagram shown in FIG. 7, and the input shunt resistance Rs of the circuit after the conversion can be represented by equation (16).
  • the transfer function of the phase shift circuit 30L at the subsequent stage of this embodiment is the same as each transfer function of the phase shift circuit 30C at the latter stage of the first embodiment.
  • the overall transfer function K1 of the platform connecting the two phase shift circuits 10C and 30L the one shown in equation (19) can be applied as it is. Therefore, between the entire input and output connecting the two phase shift circuits 10C and 30L, As a result, the oscillation voltage condition and the frequency condition are satisfied at the same time.
  • the amount of phase shift of the signal that makes a round of the closed loop is zero at a certain frequency.
  • the loop gain at this time is 1 or more, sine wave oscillation is maintained.
  • the frequency at which the phase shift amount becomes 0 ° can be changed by changing the resistance value of the variable resistor 16 or 36 in each of the phase shift circuits 10 C and 30 L. Can be realized.
  • the inductor 37 can be formed on the semiconductor substrate by forming a spiral conductor by a photolithography method or the like. By using such an inductor 37, it is easy to form an integrated circuit by forming the entire oscillator 3 on a semiconductor substrate together with other components (such as an operational amplifier and a resistor).
  • the time constant T of the CR circuit of the preceding phase shift circuit 10C is CR
  • the time constant T of the LR circuit of the subsequent phase shift circuit 30L is LZR.
  • the denominator for example, to form the entire oscillator 3 on a semiconductor substrate
  • the variable resistors 16 and 36 are formed by FETs in particular, it is possible to suppress the fluctuation of the oscillation frequency due to the temperature change of the resistance value of each variable resistor, so-called temperature compensation.
  • the phase shift circuit 10C is arranged in the preceding stage, and the phase shift circuit 30L is arranged in the subsequent stage.
  • the oscillator may be configured by exchanging the order before and after, by arranging the phase shift circuit 30L in the preceding stage and the phase shifting circuit 10C in the subsequent stage.
  • a non-inverting circuit 50 that outputs the input signal without shifting the phase may be connected to the output side of the phase shift circuit 30L.
  • FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillator according to a fourth embodiment.
  • Each of the oscillators 4 shifts the phase of an input signal by a predetermined amount to obtain a total of 0 ° at a predetermined frequency. It is composed of two phase shift circuits 10 L and 30 C that perform the phase shift of the phase shift circuit, and a feedback resistor 70 that feeds back the output of the subsequent phase shift circuit 30 C to the input side of the previous phase shift circuit 10 L. I have.
  • the phase is shifted by a predetermined amount by each of the two phase shift circuits 10 L and 30 C included in the oscillator 4 of the fourth embodiment. .
  • the relative phase relationship between the input and output voltages in each of the phase shift circuits 10L and 30C is opposite, and two phase shifts at a certain frequency.
  • a signal having a phase shift amount of 0 ° is output by the entire circuits 10L and 30C.
  • the output of the subsequent phase shift circuit 30 C is returned to the input side of the previous phase shift circuit 10 L via the feedback resistor 70, and this feedback signal is input to the input terminal of the phase shift circuit 10 L. (Input terminal 22 shown in FIG. 10).
  • a feedback loop is formed, and by setting the loop gain to 1 or more, the sine wave at a frequency such that the phase shift amount becomes 0 ° when making a round of the closed loop. Oscillation is performed.
  • the oscillator of the fourth embodiment including the two phase shift circuits 10 L and 30 C described above 4 can be represented by a circuit diagram shown in FIG. 6 when the whole is replaced with a circuit having a transfer function Kl, similarly to the platform of the first embodiment. Therefore, the conversion by the Miller's theorem can be represented by the circuit diagram shown in FIG. 7, and the input shunt resistance Rs of the circuit after the conversion can be represented by equation (16).
  • the transfer function of the preceding-stage phase shift circuit 10L of this embodiment is the same as each transfer function of the preceding-stage phase shift circuit 10C of the first embodiment.
  • the phase shift amount of a signal that goes around the closed loop can be set to 0 ° at a certain frequency, and the loop gain at this time can be reduced.
  • Sine wave oscillation is maintained by setting it to 1 or more.
  • the frequency at which the phase shift amount is 0 ° can be changed by changing the resistance value of the variable resistor 16 in each phase shift circuit 10L and 30C. Oscillator can be realized.
  • the inductor 17 can be formed on a semiconductor substrate by forming a spiral conductor by a photolithography method or the like.
  • the inductor 17 it is easy to form an integrated circuit by forming the entire oscillator 4 on a semiconductor substrate together with other components (such as an operational amplifier and a resistor).
  • the time constant T of the LR circuit of the preceding phase shift circuit 10 L is L ZR
  • the time constant T of the CR circuit of the succeeding phase shift circuit 30 C is CR.
  • the oscillator 4 is formed entirely on a semiconductor substrate and the variable resistors 16 and 36 are formed by FETs, the oscillation frequency of the resistance value of each variable resistor with respect to a temperature change is changed. It is possible to suppress fluctuations, so-called temperature capture.
  • the phase shift circuit 10L is provided in the preceding stage, and the phase shift circuit 30C is provided in the subsequent stage. Therefore, the phase shift circuit 30C may be arranged at the front stage and the phase shift circuit 10L may be arranged at the subsequent stage to form an oscillator. Further, as shown in FIG. 8 or FIG. 14, a non-inverting circuit 50 for outputting the phase of the input signal without shifting the phase may be connected to the output side of the phase shift circuit 30C.
  • the oscillator of each of the above-described embodiments is configured by combining two phase shift circuits in which the relative phase relationship between the input and output signals is opposite, as shown in FIGS. 3 and 5.
  • An oscillator may be configured by combining two phase shift circuits having the same phase relationship.
  • FIG. 17 is a circuit diagram showing the configuration of the oscillator according to the fifth embodiment.
  • the oscillator 5 includes two phase shift circuits 10 C whose configuration is shown in FIG. It comprises a phase inversion circuit 80 for further inverting the phase of the output signal of the first stage, and a return resistor 70 for returning the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 10C.
  • the phase inversion circuit 80 is connected between an inverting input terminal via a resistor 84 and an inverting input terminal of a non-inverting input terminal of the operational amplifier 82 and a non-inverting input terminal of the operational amplifier 82. And a resistor 86 connected to the resistor 86.
  • an AC signal is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 82 via the resistor 84, an inverted signal having an inverted phase is output from the output terminal of the operational amplifier 82. Is obtained from the output terminal 92 of the oscillator 5 shown in FIG.
  • the phase inversion circuit 80 has a predetermined amplitude determined by the resistance ratio of the two resistors 84 and 86.
  • each of the two phase shift circuits 10 has a phase shift amount of 180 0 as the frequency ⁇ of the input signal changes from 0 to ⁇ . ° to 0 ⁇ .
  • the shift amount is 90 °. Therefore, the phase is shifted by 180 ° by the entire two phase shift circuits 10C, and the phase is inverted by the phase inverting circuit 80 provided at the subsequent stage.
  • a signal in which the phase shift amount becomes 0 ° in one cycle is output from the phase inversion circuit 80 c
  • a sine wave oscillation having a frequency ⁇ is performed.
  • the transfer function K21 of each of the two phase shift circuits 10C is expressed as follows: When the time constant of the CR circuit in each phase shift circuit 10C is ⁇ , ⁇ in Equation (17) is replaced by ⁇ ,
  • equation (33) is equal to the overall transfer function when the two phase shift circuits 10 C and 30 C shown in the first embodiment are connected. It can be seen that the configuration in which the two phase shift circuits 10C and the phase inversion circuit 80 are connected is equivalent to the configuration of the oscillator 1 shown in FIG. 1 in the first embodiment.
  • the loop gain is set to 1 or more by setting the amplification degree of the phase inversion circuit 80 or the amplification degree of the two phase shift circuits 10C to an appropriate value and setting the loop gain to 1 or more. Then, a sine wave oscillation is held at a frequency such that the phase shift amount becomes 0 °.
  • each phase shift circuit 10C by varying the resistance value R of the variable resistor 16 in each phase shift circuit 10C, the amount of phase shift in each phase shift circuit 10C can be changed, so that the phase inversion circuit 80 and the two phase shift circuits 10C can be changed.
  • the frequency at which the phase shift amount becomes 0 ° in total can be changed as a whole, and the variable frequency oscillator 5 can be easily realized.
  • the oscillator 5 of this embodiment is formed by combining an operational amplifier, a capacitor, or a resistor, and any of the components can be formed on a semiconductor substrate. Therefore, it is easy to form the entire oscillator 5 capable of adjusting the oscillation frequency on a semiconductor substrate to form an integrated circuit.
  • FIG. 18 is a circuit diagram illustrating a configuration of an oscillator according to a sixth embodiment.
  • the oscillator 6 includes two phase shift circuits 30C illustrated in FIG. 4 and output signals of a subsequent phase shift circuit 30C. And a feedback resistor 70 that feeds back the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 30C.
  • the phase inversion circuit 80 inverts the phase of the input signal, and simultaneously with this phase inversion, a signal obtained by amplifying the input signal with a predetermined amplification factor Is output.
  • each of the two phase shift circuits 30 changes the phase shift amount from 0 ° to 180 ° as the frequency ⁇ of the input signal changes from 0 to ⁇ .
  • the amount of phase shift in each of the two phase shift circuits 30C Becomes 90 °. Therefore, the phase is shifted by 180 ° by the whole of the two phase shift circuits 30C, and the phase is inverted by the phase inversion circuit 80 provided at the subsequent stage.
  • a signal having a phase shift of 0 ° is output from the phase inversion circuit 80.
  • a sine wave oscillation having the frequency ⁇ is performed.
  • the configuration in which the two phase shift circuits 30C and the phase inversion circuit 80 are connected in this embodiment is different from the configuration in which the two phase shift circuits 10C and 30C are connected in the first embodiment, and the configuration in which the two phase shift circuits 10C and 30C are connected in the fifth embodiment. It can be said that this is equivalent to a configuration in which one phase shift circuit 10C and a phase inversion circuit 80 are connected.
  • the loop gain is set to 1 or more by setting the amplification degree of the phase inversion circuit 80 or the amplification degree of the two phase shift circuits 30C to an appropriate value, and thereby making one round Then, the sinusoidal wave oscillation is maintained at a frequency such that the phase shift amount becomes 0 °.
  • each phase shift circuit 30C by varying the resistance value R of the variable resistor 36 in each phase shift circuit 30C, the amount of phase shift in each phase shift circuit 30C can be changed, so that the phase inversion circuit 80 and the two phase shift circuits 30C entirety by the amount of phase shift can Rukoto changing the frequency to be 0 beta total, it is possible to easily realize the oscillator 6 frequency-variable.
  • the oscillator 6 of this embodiment is configured by combining an operational amplifier, a capacitor, or a resistor, and any of the constituent elements can be formed on a semiconductor substrate. It is also easy to form an integrated circuit by forming the entire structure on a semiconductor substrate.
  • FIG. 19 is a circuit diagram showing the configuration of the oscillator according to the seventh embodiment.
  • the oscillator 7 has two phase shift circuits 10L whose configuration is shown in FIG. 10 and output signals of the subsequent phase shift circuit 10L.
  • a phase inversion circuit 80 for further inverting the phase of the signal, and a return resistor 70 for feeding back the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 10L.
  • each of the two phase shift circuits 10L has a phase shift amount from 180 ° to 0 ° as the frequency ⁇ of the input signal changes from 0 to ⁇ . Change.
  • phase inversion circuit 80 By returning the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 10L via the feedback resistor 70, a sine wave oscillation having a frequency ⁇ is performed.
  • each of the two phase shift circuits 10 L has the same input-output voltage relationship as the phase shift circuit 10 C whose configuration is shown in FIG.
  • the transfer function can be represented by K21 shown in equation (32). Therefore, the entire transfer function of the stage where the two phase shift circuits 10 L and the phase inversion circuit 80 are connected can also be expressed by K 11 expressed by the equation (33).
  • the calculation result of the transfer function K11 shown in the equation (33) is obtained by converting ⁇ and ⁇ 2 of the transfer function K1 shown in the equation (19) in the first embodiment into ⁇ . Equivalent to replaced.
  • the configuration in which the two phase shift circuits 10 L and the phase inversion circuit 80 are connected in this embodiment is equivalent to the configuration in which the two phase shift circuits 10 C and 30 C are connected in the first embodiment. .
  • the oscillator 7 by setting the width of the phase inverting circuit 80 or the width of the two phase shift circuits 10L to an appropriate value and setting the loop gain to 1 or more, one cycle is performed. Then, the sinusoidal wave oscillation is maintained at a frequency such that the phase shift amount becomes 0- °.
  • each phase shift circuit 10L by varying the resistance value R of the variable resistor 16 in each phase shift circuit 10L, the amount of phase shift in each phase shift circuit 10L can be changed. With the entire circuit 80, the frequency at which the phase shift amount becomes 0 ° can be changed by the total, so that the variable frequency oscillator 7 can be easily realized.
  • FIG. 20 is a circuit diagram showing the configuration of the oscillator according to the eighth embodiment.
  • the oscillator 8 has two phase shift circuits 30L whose configuration is shown in FIG. 12 and the output of the subsequent phase shift circuit 30L. It comprises a phase inversion circuit 80 for further inverting the phase of the signal, and a feedback resistor 70 for feeding back the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 30L.
  • phase inversion circuit 80 Since the phase is shifted and the phase is inverted by a phase inversion circuit 80 provided in the subsequent stage, a signal in which the phase makes a round and the phase shift amount becomes 0 ° as a whole is output from the phase inversion circuit 80.
  • a sine wave oscillation having a frequency ⁇ is performed.
  • each of the two phase shift circuits 30L has the same input-output voltage relationship as the phase shift circuit 30C shown in FIG.
  • the function can be represented by K31 shown in equation (34). Therefore, the entire transfer function of the stage where the two phase shift circuits 30 L and the phase inversion circuit 80 are connected can also be represented by K12 expressed by the equation (35).
  • (35) calculation result of the transfer function K12 shown in expression obtained by replacing the transfer function K1 shown in the first embodiment (19) T, and the T 2 to T be equivalent to. That is, it can be said that the configuration in which the two phase shift circuits 30 L and the phase inversion circuit 80 are connected in this embodiment is equivalent to the configuration in which the two phase shift circuits 10 C and 30 C are connected in the first embodiment. .
  • each phase shift circuit 30L by varying the resistance value R of the variable resistor 36 in each phase shift circuit 30L, the amount of phase shift in each phase shift circuit 30L can be changed, so that the phase inversion circuit 80 and two phase shift circuits The frequency at which the phase shift amount becomes 0 ° in total can be changed by the entire 30 L, and the variable frequency oscillator 8 can be easily realized.
  • the inctor 37 can be formed on a semiconductor substrate by forming a spiral-shaped conductor by photolithography or the like.
  • an inductor 37 By using such an inductor 37, it is easy to form the entire oscillator 8 together with the other components (the operational amplifier and the resistor) on a semiconductor substrate to form an integrated circuit.
  • FIG. 21 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillator according to a ninth embodiment, in which an oscillator 9A includes phase shift circuits 10C and 10L having the configuration shown in FIG. 2 or FIG. It is composed of a phase inversion circuit 80 for further inverting the phase of the output signal of the subsequent phase shift circuit 10 L, and a feedback resistor 70 for feeding back the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 10 C. ing.
  • each of the phase shift circuits 10 C and 10 L shifts the phase as the frequency ⁇ of the input signal changes from 0 to ⁇ .
  • the amount varies from 180 ° to 0 °.
  • the time constant of the CR circuit in the phase shift circuit 10 C is the same as the time constant of the LR circuit in the phase shift circuit 10 L
  • a signal having a shift amount of 0 ° is output from the phase inversion circuit 80.
  • a sine wave oscillation having a frequency ⁇ is performed.
  • the amount of phase shift in each of the phase shift circuits 10C and 10L can be changed.
  • the frequency at which the total phase shift amount becomes 0 ° can be changed by the entirety of the two phase shift circuits 10C and 10L, and the variable frequency oscillator 9A can be easily realized.
  • the inductor 17 has a force that can be formed on the semiconductor substrate by forming a spiral conductor by photolithography or the like.
  • the use of 17 makes it easy to form an integrated circuit by forming the entire oscillator 9A on a semiconductor substrate together with other components (such as an operational amplifier and a resistor).
  • the time constant T of the CR circuit of the preceding phase shift circuit 10C is CR
  • the time constant T of the LR circuit of the succeeding phase shift circuit 10L is LZR.
  • the phase shift circuit 10C is arranged in the preceding stage and the phase shift circuit 10L is arranged in the subsequent stage. Since the angle only needs to be 180 °, the oscillator may be configured by exchanging the order before and after, by arranging the phase shift circuit 10L at the front stage and the phase shift circuit 10C at the rear stage.
  • FIG. 22 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillator according to a tenth embodiment.
  • An oscillator 9B includes phase shift circuits 30L and 30C having the configuration shown in FIG. 12 or FIG. It is composed of a phase inversion circuit 80 for further inverting the phase of the output signal of 30C, and a return resistor 70 for returning the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 30L.
  • each of the phase shift circuits 30L and 30C has a phase shift amount of 0 as the frequency ⁇ of the input signal changes from 0 to ⁇ . It changes from ° to 180 °.
  • the time constant of the LR circuit in the phase shift circuit 30L is the same as the time constant of the CR circuit in the phase shift circuit 30C.
  • the phase shift amount at each of 30C is 90 °. Therefore, the phase is shifted by 18 ( ⁇ ) by the entire two phase shift circuits 30L and 30C, and the phase is inverted by the phase inversion circuit 80 provided at the subsequent stage.
  • a signal having a phase shift amount of 0 ° is output from the phase inverting circuit 80.
  • the output of the phase inverting circuit 80 is fed back to the input side of the preceding phase shift circuit 30L via the feedback resistor 70, so that the frequency is increased.
  • a sine wave oscillation having ⁇ is performed.
  • the amount of phase shift in each of the phase shift circuits 30L and 30C can be changed.
  • the frequency at which the phase shift amount becomes 0 ° in total can be changed by 30C and the entirety of the phase inverting circuit 80, and the variable frequency oscillator 9B can be easily realized.
  • the inctor 37 can be formed on a semiconductor substrate by forming a spiral conductor by a photolithography method or the like. By using this, it is easy to form an integrated circuit by forming the entire oscillator 9B on a semiconductor substrate together with other components (such as an operational amplifier and a resistor).
  • the time constant T of the LR circuit of the preceding phase shift circuit 30L is LZR
  • the time constant of the CR circuit of the subsequent phase shift circuit 30C is CR.
  • the oscillator 9B is formed entirely on a semiconductor substrate and two variable resistors 36 are formed by FETs, the oscillation frequency for the temperature change of the resistance value of each variable resistor Thus, so-called temperature compensation can be suppressed.
  • the phase shift circuit 30L is arranged in the preceding stage and the phase shift circuit 30C is arranged in the subsequent stage. Since the shift amount only needs to be 180 °, the oscillator may be configured such that the phase shift circuit 30C is arranged in the front stage and the phase shift circuit 30L is arranged in the subsequent stage by exchanging these before and after. Good.
  • the oscillator of each of the above-described embodiments is configured by two phase shift circuits or two phase shift circuits and a non-inverting circuit or a phase inverting circuit.
  • a predetermined oscillation operation is performed by setting the total phase shift amount to 0 ° at a predetermined frequency. Therefore, focusing only on the amount of phase shift, there is a certain degree of freedom in the order in which a plurality of circuits are connected, and the connection order can be determined as necessary.
  • FIG. 23 is a diagram showing a connection state of a case where an oscillator is configured by combining two phase shift circuits and a non-inverting circuit.
  • the feedback impedance element 70a most commonly uses a feedback resistor 70 as shown in FIG.
  • the return impedance element 70a may be formed by a capacitor or an inctor, or may be formed by combining a resistance and a capacitor or an inductor.
  • FIG. 23 (A) shows a configuration in which a non-inverting circuit 50 is arranged at the subsequent stage of the two phase shift circuits, and the oscillator 1A shown in FIG. 8 and the oscillator shown in FIG. It corresponds to oscillator 2A.
  • a large output current can be taken out by providing the non-inverting circuit 50 with an output buffer function.
  • FIG. 23 (B) shows a configuration in which a non-inverting circuit 50 is arranged between two phase shift circuits. As described above, when the non-inverting circuit 50 is disposed in the middle, mutual interference between the preceding phase shift circuit and the subsequent phase shift circuit can be completely prevented.
  • FIG. 23 (C) a configuration in which the non-inverting circuit 50 is arranged at the preceding stage of the two phase shifting circuits is shown.
  • the effect of the return impedance element 70a on the circuit can be minimized.
  • FIG. 24 is a diagram showing a connection state in a case where an oscillator is configured by combining two phase shift circuits and a phase inversion circuit.
  • the return impedance element 70a most commonly uses the feedback resistor 70.
  • the return impedance element 70a may be formed by a capacitor or an inductor, or may be formed by combining a resistor and a capacitor or an inccutor.
  • FIG. 24 (A) shows a configuration in which a phase inverting circuit 80 is arranged after the two phase shifting circuits, and the oscillator 5 shown in FIG. 17 and the oscillator 5 shown in FIG. It corresponds to oscillator 6 and so on.
  • a large output current can be obtained by providing the phase inversion circuit 80 with an output buffer function.
  • phase inverting circuit 80 is arranged between the two phase shifting circuits.
  • Mutual interference between the phase circuits can be completely prevented.
  • phase shift circuit 80 As shown in FIG. 24 (C), a configuration in which the phase inverting circuit 80 is placed in front of the two phase shift circuits is shown. The influence of the feedback impedance element 70a on the phase shift circuit can be minimized. Further, the phase shift circuit shown in each of the above embodiments includes the variable resistor 16 or 36. Specifically, these variable resistors 16 and 36 can be realized using a mounting type or MOS type FET.
  • FIG. 25 is a diagram showing the composition of the phase shift circuit when the variable resistors 16 or 36 in the two types of phase shift circuits 10 C or 30 C having CR circuits are replaced with FETs.
  • FIG. 25 (A) shows a configuration in which the variable resistor 16 is replaced with an FET in the phase shift circuit 10C.
  • Fig. 25 (B) shows that variable resistor 36 is connected to FE in phase shift circuit 30C. The replaced configuration is shown.
  • FIG. 26 is a diagram showing the configuration of a phase shift circuit in which the variable resistor 16 or 36 in the two types of phase shift circuits 10L or 30L having an LR circuit is replaced with an FET.
  • FIG. 26 (A) shows a configuration in which the variable resistor 16 is replaced with an FET in the phase shift circuit 10L.
  • FIG. 26 (B) shows a configuration in which the variable resistor 36 is replaced with a FET in the phase shift circuit 30L.
  • the gate voltage is variably controlled and this channel resistance is controlled within a certain range.
  • the amount of phase shift in each phase shift circuit can be changed arbitrarily. Therefore, since the frequency at which the phase shift amount of the signal that makes a round in each oscillator becomes 0 ° can be changed, the oscillation frequency can be arbitrarily changed.
  • variable resistor is constituted by one FET, that is, a p-channel or n-channel FET, but the p-channel FET and the n-channel FET are connected.
  • One variable resistor may be configured by connecting in parallel. The magnitude of the gate voltage may be changed in a case where the resistance value is varied. In this way, by combining two FETs to form a variable resistor, the non-linear region of the FETs can be improved, and the distortion of the oscillation output can be reduced.
  • phase shift circuit 10C or 30C shown in each of the above-described embodiments changes the phase shift amount by changing the resistance value of the variable resistor 16 or 36 connected in series with the capacitor 14 or 34.
  • the entire oscillation frequency is changed by the above, the entire oscillation frequency may be changed by forming the capacitors 14 and 34 by variable capacitance elements and changing the capacitance.
  • FIG. 27 is a diagram showing a configuration of a phase shift circuit of a base in which the capacitor 14 or 34 in the phase shift circuit 10C or 30C shown in each embodiment is replaced with a variable capacitance diode.
  • FIG. 27 (A) shows a configuration in which the variable resistor 16 is replaced with a fixed resistor and the capacitor 14 is replaced with a variable capacitance diode in one of the phase shift circuits 10C shown in FIG. 1 and the like.
  • Figure 27 (B) shows the other In the phase shift circuit 30C, a configuration is shown in which the variable resistor 36 is replaced with a fixed resistor and the capacitor 34 is replaced with a variable capacitance diode.
  • each variable capacitance diode blocks its direct current when applying a reverse bias voltage between the anode and cathode of the variable capacitance diode.
  • the impedance is extremely small at the operating frequency, that is, it has a large capacitance. Since the potential at both ends of the capacitor shown in Figs. 27 (A) and (B) is constant when viewed from the DC component, a reverse bias voltage larger than the amplitude of the AC component must be applied between the anode and cathode.
  • each variable capacitance diode can function as a variable capacitance capacitor.
  • the capacitor 14 or 34 is composed of a variable capacitance diode, and the magnitude of the reverse bias voltage applied between the anode and the cathode is variably controlled so that the capacitance of the variable capacitance diode is within a certain range.
  • the phase shift amount in each phase shift circuit can be changed arbitrarily. Therefore, it is possible to change the frequency at which the phase shift amount of the signal that makes a round in each oscillator becomes 0 °, and it is possible to arbitrarily change the oscillation frequency of the oscillator.
  • variable capacitance diode was used as the variable capacitance element, but the source and the drain were connected to a fixed potential in a DC manner, and a variable voltage was applied to the gate.
  • FETs may be used.
  • the potentials at both ends of the variable capacitance diodes shown in FIGS. 27 (A) and (B) are fixed in a DC manner, these variable capacitance diodes need only be replaced with the FETs described above.
  • the gate capacitance that is, the capacitance of the FET can be changed.
  • FIGS. 27 (A) and (B) show a configuration in which the variable resistor 16 is used and the capacitor 14 is replaced with a variable capacitance diode in one of the phase shift circuits 10C shown in FIG. 1 and the like.
  • FIG. 2D shows a configuration in which a variable resistor 36 is used and the capacitor 34 is replaced with a variable capacitance diode in the other phase shift circuit 30 C shown in FIG. 1 and the like. Have been. In these, it is natural that the variable capacitance diode may be replaced with a variable gate capacitance FET.
  • variable resistors shown in FIGS. 27 (C) and (D) can be formed by utilizing the channel resistance of FET as shown in FIG.
  • the nonlinear region of the FET can be improved, so that distortion of the oscillation signal is reduced. can do.
  • each phase shift is performed by arbitrarily changing the resistance value of the variable resistance and the capacitance of the variable capacitance element within a certain range.
  • the amount of phase shift in the circuit can be changed. Therefore, the frequency at which the phase shift amount of the signal that goes round in each oscillator becomes 0 ° can be changed, and the oscillation frequency can be arbitrarily changed.
  • phase shift circuit 10 L or 30 L shown in each of the above-described embodiments is configured such that the phase shift amount is obtained by changing the resistance value of the variable resistor 16 or 36 connected in series with the inductor 17.
  • Inktors 17 and 37 may be formed by a variable inductor, and the overall oscillation frequency may be changed by changing the inductance.
  • FIG. 28 is a diagram showing a configuration of a phase shift circuit when the inductor 17 or 37 in the phase shift circuit 10 L or 30 L shown in each embodiment is replaced with a variable inductor.
  • Fig. 28 (A) shows a configuration in which the variable resistor 16 is replaced with a fixed resistor and the inductor 17 is replaced with a variable inductor 17a in one of the phase shift circuits 10L shown in Fig. 9 and the like.
  • FIG. 28 (B) shows a configuration in which the variable resistor 36 is replaced with a fixed resistor and the inductor 37 is replaced with a variable inductor 37a in the other phase shift circuit 30L shown in FIG. 9 and the like. I have.
  • the inductor 17 or 37 is replaced with the variable inctor 17a or 37a, and the inductance of the inductor 17 or 37 can be changed arbitrarily within a certain range to change the amount of phase shift in each phase shift circuit. . Therefore, the phase shift amount of the signal that goes round in each oscillator is 0.
  • the oscillation frequency can be changed
  • the wave number can be changed arbitrarily.
  • FIGS. 28 (A) and (B) described above only the inductance of the variable inductor 17a or 37a is changed, but the resistance of the variable resistor 16 or 36 may be changed at the same time.
  • FIG. 28 (C) shows a configuration in which the variable resistor 16 is used and the inductor 17 is replaced by the variable inductor 17a in the phase shift circuit 10L shown in FIG. 9 and the like.
  • FIG. 28 (D) shows a configuration in which, in the phase shift circuit 30L shown in FIG. 9 and the like, a variable resistor 36 is used and the ingktor 37 is replaced with a variable inductor 37a.
  • variable resistors shown in FIGS. 28 (C) and (D) can be formed by utilizing the channel resistance of FET as shown in FIG.
  • the nonlinear region of the FET can be improved, thus reducing oscillation signal distortion. can do.
  • the phase shift circuit is configured by combining the variable resistor and the variable inductor, the resistance value of the variable resistor and the inductance of the variable inductor are arbitrarily changed within a certain range, and the phase shift circuit in each phase shift circuit is changed.
  • the amount of phase shift can be changed. Therefore, the phase shift amount of the signal that makes a round in each oscillator is 0.
  • the oscillation frequency can be arbitrarily changed.
  • a plurality of resistors, capacitors, or inductors having different element constants are provided, and by switching the switches, these plural One or more of the elements may be selected.
  • the element constants can be switched discontinuously depending on the number of elements connected by switch switching and the connection method (series connection, parallel connection or a combination of these).
  • a variable resistor instead of a variable resistor, prepare a plurality of resistors in a series of 2 n, such as R, 2 R, 4 R,.... By connecting in series, switching of resistance values at equal intervals can be easily realized with fewer elements.
  • capacitors instead of capacitors, prepare multiple capacitors of a series of 2 n, such as C, 2 C, 4 C,... By selecting a desired number and connecting them in parallel, it is possible to easily realize the switching of the capacitance at equal intervals with a smaller number of elements.
  • FIG. 29 is a diagram showing a specific example of the variable inductor 17a shown in FIG. 28, and schematically shows a planar structure formed on a semiconductor substrate. Note that the structure of the variable inductor 17a shown in the figure can be applied to the variable inductor 37a as it is.
  • variable inductor 17a shown in FIG. 29 includes a spiral inductor conductor 112 formed on a semiconductor substrate 110, a control conductor 114 formed around the outer periphery of the spiral inductor conductor 112, and these inductor conductors 112 and An insulating magnetic body 118 is formed so as to cover both the control conductors 114.
  • the semiconductor substrate 110 is, for example, an n-type silicon substrate (n-Si substrate) or another semiconductor material (for example, an amorphous material such as germanium or amorphous silicon). Further, the inductor conductor 112 is formed of a metal thin film such as aluminum or gold, or a semiconductor material such as polysilicon in a spiral shape.
  • variable inductor 17a In addition to the variable inductor 17a, other components for the oscillator shown in FIG. 9 and the like are formed on the semiconductor substrate 110 shown in FIG. 29.
  • FIG. 30 is a diagram showing in more detail the shapes of the inductor conductor 112 and the control conductor 114 of the variable inductor 17a shown in FIG. 29, and the inner conductor 112 located on the inner peripheral side is It is formed in a spiral shape with a predetermined number of turns (for example, about 4 turns), and two terminal electrodes 122 and 124 are connected to both ends.
  • the control conductor 114 located on the outer peripheral side is formed in a spiral shape having a predetermined number of turns (for example, about two turns), and two control electrodes 126 and 128 are connected to both ends.
  • FIG. 31 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA of FIG. 30.
  • FIG. 1 As shown in the cross section of the insulating magnetic body 118 including the inductor conductor 112 and the control conductor 114, FIG. Inductor conductor 112 and control conductor 1 via insulating magnetic film 118a on the surface 14 are formed, and the surface thereof is coated with an insulating magnetic film 118b.
  • the two magnetic films 118a and 118b form the insulating magnetic material 118 shown in FIG.
  • the magnetic films 118a and 118b various magnetic films such as gamma-fluorite-barium-fluorite can be used.
  • Various materials and methods for forming these magnetic films are conceivable.
  • MBE method molecular beam epitaxy
  • the insulating film 130 is formed of a non-magnetic material, and covers the space between each of the inductor conductor 112 and the control conductor 114. By eliminating the magnetic films 118a and 118b between the orbital portions in this way, it is possible to minimize the leakage magnetic flux generated between the orbital portions.
  • the variable inductor 17a having a large inductance can be realized by effectively utilizing the above.
  • variable inductor 17a shown in FIG. 29 and the like is formed so that the insulating magnetic body 118 (magnetic film 118a, 118b) is formed so as to cover the ink conductor 112 and the control conductor 114.
  • the inductance itself of the inductor conductor 112 can be directly changed, and furthermore, the inductor conductor 112 can be formed on the semiconductor substrate 110 by using a thin film forming technique or a semiconductor K fabrication technique, thereby facilitating the manufacturing. Further, since other components of the oscillator can be formed on the semiconductor substrate 110, it is suitable for a base on which the entire oscillator of each embodiment is integrally formed by integration.
  • the saturation magnetization characteristics of the insulating magnetic body 118 can be changed, and the inductance of the inductor conductor 112 can be changed within a certain range.
  • variable inductor 17a shown in FIG. 29 and the like has been described by taking as an example the case where the inductor conductor 112 and the like are formed on the semiconductor substrate 110, but the variable inductor 17a is formed on various insulating or conductive substrates such as ceramics. It may be formed.
  • a conductive material such as metal powder (MP) may be used.
  • MP metal powder
  • each orbital portion of the inductor conductor 112 or the like is short-circuited and does not function as an inductor conductor. It is necessary to electrically insulate the inductor conductor from the conductive magnetic film.
  • the insulating method there are a method of forming an insulating oxide film by oxidizing the inductor conductor 112 and the like, and a method of forming a silicon oxide film or a nitride film by a chemical vapor deposition method or the like.
  • conductive materials such as metal powder have an advantage of being able to secure a large inductance since they have higher magnetic permeability than insulating materials such as gamma-flight.
  • variable inductor 17a shown in FIG. 29 and the like, the entirety of both the ink conductor 112 and the control conductor 114 is covered with the insulating magnetic material 118. May be formed.
  • FIG. 34 is a diagram showing a variable inductor in which an insulating magnetic body 118 is partially formed.
  • the insulating magnetic body 118 is formed so as to cover a part of the inductor conductor 112 and a part of the control conductor 114.
  • a magnetic path is formed by the insulative magnetic body 118 formed partially.
  • the magnetic path is narrowed, so that the magnetic flux generated by the ingta conductor 112 and the control conductor 114 is reduced. Is likely to be saturated.
  • variable inctor 17a shown in FIG. 29 and the like is formed by concentrically winding an inductor conductor 112 and a control conductor 114, and these conductors are formed at adjacent positions on the surface of the semiconductor substrate 110. Then, a magnetic path may be provided between them by a magnetic path formed of an insulating or conductive magnetic material.
  • FIG. 35 is a plan view schematically showing a variable inductor 17b when an inductor conductor and a control conductor are arranged side by side, and the variable inductor 17b is formed on the semiconductor substrate 110.
  • FIG. 36 is a diagram showing in more detail the shapes of the inductor conductor 112a and the control conductor 114a of the variable inductor 17b shown in FIG. 35. It is formed in a spiral shape having a number of turns (for example, about 4 turns), and two terminal electrodes 122 and 124 are connected to both ends thereof.
  • control conductor 114a disposed in contact with the inductor conductor 112a is formed in a spiral shape having a predetermined number of turns (for example, about two turns), and two control electrodes 126 are provided at both ends. 128 are connected.
  • FIG. 37 is an enlarged cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 36.
  • the cross section of the insulated magnetic body 119 including the inductor conductor 112a and the control conductor 114a is shown in FIG.
  • An insulating magnetic film 119a and an insulating non-magnetic film 132 are formed on the surface of the substrate 110, and the inductor conductor 112a and the control conductor 114a are formed on the surface thereof.
  • An insulating magnetic film 119b is further formed on the surface so as to penetrate through the respective central portions of the inductor conductor 112a and the control conductor la.
  • the two magnetic films 119a and 119b form an annular magnetic body 119 that serves as a common magnetic path for the conductor 112a and the control conductor 114a.
  • the insulating non-magnetic film 132 shown in FIG. 37 has substantially the same thickness as the magnetic film 119a, and further has an inductor conductor 112a and a control conductor 114a on their surfaces. Are formed at substantially the same height. Therefore, when a slight step may be generated between the inductor conductor 112a and the control conductor 114a, the inductor conductor 112a and the control conductor 114a are directly formed on the semiconductor substrate 110 without forming the nonmagnetic film 132. A portion of 114a may be formed.
  • An insulating film 130 is formed between the orbiting portions of the inductor conductor 112a and the control conductor 114a on the surface of the magnetic film 119a, similarly to the variable inductor 17a shown in FIG. 29 and the like. I have.
  • the above-described variable inctor 17b has the annular insulating magnetic material 119 (magnetic film 119a, 119b) formed so as to pass through the center of each spiral of the inductor conductor 112a and the control conductor 114a. ing. Therefore, by variably controlling the DC bias current flowing through the control conductor 114a, the saturation magnetization characteristics of the above-described inductor 112a having the magnetic body 119 as a magnetic path change, and the inductor conductor 112a becomes The resulting inductance also changes.
  • FIG. 38 is a diagram showing a modified example in which the capacitors 14 or 34 used in the phase shift circuits 10C and 30C shown in FIG. It functions as a capacitance conversion circuit that makes the capacitance of the capacitor formed on it look larger. Note that the entire circuit shown in Fig. 38 Or corresponding to capacitors 14 or 34 contained in 30C.
  • the capacitance conversion circuit 14a shown in FIG. 38 is composed of a capacitor 210 having a predetermined capacitance C0, two operational amplifiers 212 and 214, and four resistors 216, 218, 220 and 222. It is configured.
  • a resistor 218 (this resistance is R 18) is connected between the output terminal and the inverting input terminal, and the inverting input terminal is connected to the resistor 216 (this resistor ⁇ ). To R 16).
  • the first-stage operational amplifier 212 mainly functions as a buffer that performs impedance conversion, and has a gain of 1
  • a field of unity gain is R lSZ RWO, that is, R 16 is set to infinity (the resistor 216 may be removed) or R 18 may be set to 0 ⁇ (a direct connection is required).
  • the operational amplifier 214 in the second stage has a resistor 222 (this resistor ⁇ ⁇ ⁇ is R22) connected between the output terminal and the inverting input terminal, and has an inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 212 described above.
  • a resistor 220 (this resistance value is R20) is connected between this and the non-inverting input terminal is grounded.
  • the second-stage operational amplifier 214 functions as a skin amplifier, and the first-stage operational amplifier 212 is used to set the input side of the operational amplifier to high impedance.
  • the capacitor 210 having a predetermined capacitance is provided between the non-inverting input terminal of the first-stage operational amplifier 212 and the output terminal of the second-stage operational amplifier 214. Connected.
  • the capacitance conversion circuit 14a shown in FIG. 38 assuming that the transfer function of the entire circuit except for the capacitor 210 is K4, the capacitance conversion circuit 14a can be represented by a circuit diagram shown in FIG. FIG. 40 is a circuit diagram obtained by converting this by Miller's theorem.
  • Equation (40) indicates that the capacitance CO of the capacitor 210 in the capacitance conversion circuit 14a has apparently increased by (1 ⁇ K4) times.
  • (1-1 K4) is always larger than 1, so that the electrostatic capacitance CO can be changed to the larger one.
  • the gain of the amplifier in the capacitance conversion circuit a shown in FIG. 38 that is, the gain K4 of the amplifier composed of the whole of the operational amplifiers 212 and 214 is given by the following equation (36) and (37). (1+ fi ⁇ f "
  • the apparent capacitance C between the two terminals 224, 226 can be increased. Can be.
  • FIG. 41 is a diagram showing a configuration of the capacitance conversion circuit 14b in which the resistor 216 connected to the inverting input terminal of the first operational amplifier 212 shown in FIG. 38 is removed.
  • the capacitance C appearing between the terminals 224 and 226 is expressed by the equation (43), so by simply changing the ratio between R22 and R20, C0 is changed to the larger t. be able to.
  • the above-described capacitance conversion circuit 14a or 14b changes the resistance ratio R22ZR20 of the resistance 220 and the resistance 222 or the resistance ratio R18 of the resistance 216 and the resistance 218 R16.
  • the capacitance C 0 of the capacitor 210 actually formed on the semiconductor substrate can be converted to an apparently larger one. Therefore, when forming the whole of the oscillator 1 shown in FIG. 1 and the like on the semiconductor substrate, the capacitor 210 having a small capacitance CO is formed on the semiconductor substrate and the It can be converted to a large capacitance C by the circuit shown in Fig. 41 or Fig. 41, which is convenient for integration.
  • At least one of the resistors 216, 218, 220, and 222 is the capacitance conversion circuit 14b shown in FIG. 41
  • a variable resistor is formed by a variable resistor.
  • the capacitance can be easily changed.
  • a capacitance conversion circuit can be formed. Therefore, by using this capacitance conversion circuit instead of the variable capacitance diode shown in FIG. 27, the amount of phase shift can be arbitrarily changed within a certain range.
  • the frequency at which the phase shift amount of the signal that makes a round in the oscillator becomes 0 ° can be changed, and the oscillation frequency of the oscillator of each embodiment can be arbitrarily changed.
  • the first-stage operational amplifier 212 has a high input impedance.
  • the operational amplifier 212 may be replaced by an emitter follower circuit or a source follower circuit.
  • FIG. 42 is a diagram showing a configuration of a capacitance conversion circuit 14c using an emitter follower circuit in the first stage.
  • the capacitance conversion circuit 14c shown in FIG. 14 has a configuration in which the first-stage operational amplifier 212 and the two resistors 216 and 218 shown in FIG. 38 are replaced with an emitter follower circuit 228 composed of a bipolar transistor and a resistor. ing.
  • FIG. 43 is a diagram showing a configuration of a capacitance conversion circuit 14d using a source follower circuit in the first stage.
  • the capacitance conversion circuit 14d shown in the figure has a configuration in which the first-stage operational amplifier 212 and the two resistors 216 and 218 shown in FIG. 38 are replaced with a source-hollow circuit 230 composed of a FET and a resistor. ing.
  • each of the above-mentioned capacitance conversion circuits 14 c and 14 d changes the apparent capacitance between the terminals 224 and 226 by changing the resistance ratio of the resistors 220 and 222 connected to the operational amplifier 214.
  • the point that C can be changed arbitrarily is the same as the capacitance conversion circuit 14a shown in FIG. 38 and the like. Therefore, by replacing at least one of the resistors 220 and 222 with a mounting type or MOS type FET, or a variable resistor in which a p-channel FET and an n-channel FET are connected in parallel, the capacitance can be changed.
  • a circuit can be configured, and by using this capacitance conversion circuit instead of the variable capacitance diode shown in FIG.
  • the phase shift amount can be arbitrarily changed within a certain range. For this reason, the frequency at which the phase shift amount of the signal that goes around in each oscillator becomes 0 ° can be changed, and the oscillation frequency of the oscillator in each embodiment can be arbitrarily changed.
  • FIG. 44 is a diagram showing a modified example in which the inductors 17 or 37 used in the phase shift circuits 10 L and 30 L shown in FIG. It functions as an inductance conversion circuit that makes the inductance of the inductor element (inductor conductor) formed on the substrate appear large.
  • the entire circuit shown in FIG. 44 corresponds to the inductor 17 or 37 included in the phase shift circuits 10 L and 30 L.
  • the inductance conversion circuit 17c shown in FIG. 44 includes an inductor 260 having a predetermined inductance L 0, two operational amplifiers 262 and 264, and two resistors 266 and 268.
  • the first-stage operational amplifier 262 is a non-inverting amplifier with a gain of 1 whose output terminal is connected to the inverting input terminal, and mainly functions as a buffer that performs impedance conversion.
  • the output terminal of the second-stage operational amplifier 264 is connected to the inverting input terminal, and functions as a non-inverting amplifier having a gain of 1.
  • a voltage dividing circuit including resistors 266 and 268 is inserted between these two non-inverting amplifiers. -In this way, by inserting the voltage divider between them, the gain of the whole amplifier including two non-inverting amplifiers can be set freely between 0 and 1.
  • the inductance conversion circuit 17c described above changes the voltage division ratio of the voltage division circuit inserted between the two non-inverting amplifiers to reduce the inductance L0 of the inductor 260 actually connected. It can be increased in appearance. Therefore, when forming the whole of the oscillator 2 and the like shown in FIG. 9 on a semiconductor substrate, an inductor 260 having a small inductance L0 is formed on the semiconductor substrate by a spiral conductor or the like. In this case, the inductance can be converted to a large inductance L by the inductance conversion circuit shown in FIG. 44, which is convenient for integration.
  • the integration makes it possible to reduce the mounting area of the entire oscillator and reduce material costs.
  • At least one of the two resistors 266 and 268 is formed by a variable resistor, and specifically, a mounting type or MOS
  • This voltage division ratio may be continuously changed by connecting a parallel type FET or a p-channel FET and an n-channel FET to form a variable resistor.
  • This stage includes amplifiers including the operational amplifiers 262 and 264 shown in Fig. 44. The overall gain changes, and the inductance L between terminals 254 and 256 also changes continuously. Therefore, by using the inductance conversion circuit 17c in place of the variable inductance 17a or 37a shown in FIG.
  • the phase shift amount in each phase shift circuit can be arbitrarily changed within a certain range. be able to. Therefore, the frequency at which the phase shift amount of the circulating signal becomes 0 ° in the oscillator can be changed, and the oscillation frequency of the oscillator can be arbitrarily changed.
  • the whole circuit is replaced with an emitter follower circuit or a source follower circuit. It may be.
  • the gain of the emitter follower circuit described above is mainly determined by the resistance ratio of the two resistors 274 and 276, and the gain is always one port. Therefore, as can be seen from Equation (45), the gain of the inductor It is possible to increase apparently the inductance L0 of. Since only one emitter hollow circuit is used, the circuit configuration can be simplified and the operating frequency of the bun can be set high.
  • FIG. 45 (B) is a diagram showing a modified example thereof, which is different in that the two resistors 274 and 276 in FIG.
  • the gain can be arbitrarily and continuously changed, and the apparent inductance L can also be arbitrarily and continuously changed.
  • this inductance conversion circuit 17e instead of the variable inductor 17a shown in FIG. 28, the phase shift amount in each phase shift circuit can be arbitrarily changed within a certain range. . For this reason, the phase shift amount of the signal that makes a round in the oscillator is The frequency of 0 ° can be changed, and the oscillation frequency of the above-described oscillator can be arbitrarily changed.
  • the inductance conversion circuit 17e shown in FIG. 45 (B) replaces the two resistors 274 and 276 in FIG. 45 (A) with one variable resistor 282. At least one of the 276 may be constituted by a variable resistor.
  • FIG. 46 shows a circuit in which each of the inductance conversion circuits 17 d and 17 e shown in FIGS. 45 (A) and (B) is realized by a source follower circuit, and the bipolar transistor 278 is replaced by FET284. It is a thing.
  • FIG. 46 (A) corresponds to FIG. 45 (A)
  • FIG. 46 (B) corresponds to FIG. 45 (B).
  • FIG. 47 is a diagram showing a modified example of the inductance conversion circuit 17c shown in FIG.
  • the inductance conversion circuit 17f shown in FIG. 47 includes an npn-type bipolar transistor 286 and a resistor 290 connected to its emitter, a pnp-type bipolar transistor 288 and a resistor 292 connected to its emitter, Inelles 260 having L 0.
  • a first emitter follower circuit is formed by the one transistor 286 and the resistor 290 described above, and a second emitter follower circuit is formed by the other transistor 288 and the resistor 292, and they are vertically connected.
  • the base potential of the transistor 286 at one end of the inductor 260 and the emitter S position of the transistor 288 can be set to be almost the same. This eliminates the need for a DC blocking capacitor.
  • the oscillator 1 and the like in each of the above-described embodiments include two phase shift circuits, but when the oscillation frequency is varied, the CR circuit or the LR circuit included in both phase shift circuits is used.
  • the CR circuit or the LR circuit included in both phase shift circuits is used.
  • at least one element constant of a resistor and a capacitor or an inductor constituting a CR circuit or an LR circuit included in one phase shift circuit A platform that can change is conceivable.
  • an oscillator having a fixed oscillation frequency may be configured by replacing the variable resistors 16 and 36 in each phase shift circuit shown in FIG. 1 and the like with a resistor having a fixed resistance value.
  • a highly stable circuit can be configured by configuring the phase shift circuits 10 C, 10 L, 30 C, and 30 L using an operational amplifier.
  • the offset voltage and the voltage gain are not required to be so high, so a differential input amplifier having a predetermined amplification should be used instead of the operation in each phase shift circuit. You may do so.
  • FIG. 48 is a circuit diagram in which components necessary for the operation of the phase shift circuit of each embodiment are extracted from the configuration of the operational amplifier, and the whole operates as a differential input amplifier having a predetermined amplification factor.
  • the differential input amplifier shown in the figure has a differential input stage 100 composed of FETs, a constant current circuit 102 for supplying a constant current to the differential input stage 100, and a predetermined bias voltage for the constant current circuit 102. , And an output amplifier 106 connected to the differential input stage 100.
  • the multistage amplifier circuit for gaining the voltage gain included in the actual operational amplifier is omitted, so that the configuration of the differential input amplifier can be simplified and the bandwidth can be widened.
  • the upper limit of the operating frequency can be increased by simplifying the circuit, and accordingly, the upper limit of the oscillation frequency of the oscillator 1 or the like configured using the differential input amplifier is increased accordingly. be able to.
  • the oscillator of each of the above-described embodiments may be configured such that one of the two phase shift circuits constituting the oscillator or the two phase shift circuits and the non-inverting circuit 50 Although the sine wave signal is extracted from one of the circuits, the sine wave signal may be extracted from two or three circuits constituting the oscillator.
  • the phase shift amount in each phase shift circuit is 90. Therefore, the phases are 90 each other. A shifted two-phase output can be obtained. Further, from the circuits before and after the phase inversion circuit 80, two-phase outputs whose phases are inverted can be taken out.
  • each of the constituent elements can be formed by a manufacturing method of a condensing circuit.
  • the whole is compactly formed as an integrated circuit on a semiconductor wafer It can be made at low cost by mass production.
  • the channel between the source and drain of the FET is used as a variable resistor that constitutes the CR circuit or LR circuit of each phase shift circuit, and the control voltage applied to the gate of this FET is changed to change the resistance of the channel.
  • the capacitance and the inductance can be reduced. Can be easily increased, so that the oscillation frequency can be reduced and the mounting area of the entire oscillator can be reduced.
  • the oscillation frequency ⁇ is 1 Z TLC, so if the capacitance C or the inductance L is changed to adjust the oscillation frequency, the oscillation frequency will change
  • the oscillator of the present invention it is possible to change in proportion to the resistance value of the resistors included in the two phase shift circuits, and it is possible to greatly adjust the oscillation frequency. Become.

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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

An oscillator which is easily formed into an integrated circuit and stably operated and the oscillation frequency of which can be adjusted within a wide range. The oscillator has two phase shifting circuits (10C and 30C) and a feedback resistor (70). The phase shifting circuits (10C and 30C) each have an operational amplifier which receives signals through a resistor at an inverting input terminal, a series circuit comprising a capacitor across both ends of which the voltage of the input signal is applied and a variable resistor, and a resistor for feeding back the output of the operational amplifier to the inverting input terminals. The output of the phase shifting circuit (10C) is connected to the input of the phase shifting circuit (30C). The feedback resistor (70) feeds back the signal outputted from the phase shifting circuit (30C) to the input side of the phase shifting circuit (10C).

Description

明 細 書 発振器 技術分野  Description Oscillator Technical field
この発明は、 集積回路として形成することが容易で、 発振周波数を大幅に調整 することが可能な発振器に関する。  The present invention relates to an oscillator which can be easily formed as an integrated circuit and whose oscillation frequency can be largely adjusted.
背景技術 Background art
正弦波発振器として従来より能動素子およびリァクタンス素子を使用した各種 の発振回路が提案され実用化されている。 例えば、 正弦波発振器として、 第 4 9 図に示すゥィーン ·ブリツジ型発振器や、 第 5 0図に示すプリッジ T型発振器が 従来より知られている。  Conventionally, various oscillation circuits using an active element and a reactance element as a sine wave oscillator have been proposed and put into practical use. For example, as a sine wave oscillator, there are conventionally known a wire bridge type oscillator shown in FIG. 49 and a bridge T type oscillator shown in FIG. 50.
第 4 9図に示すウィーン ·プリッジ型発振器においては、 周波数を変化させる ために、 キャパシタ Cとともに直列回路を構成する可変抵抗 Rsの抵抗値と、 キ ャパシタ Cとともに並列回路を構成する可変抵抗 Rpの抵抗値とを連動して変化 させなければならないが、 可変抵抗 Rsと可変抵抗 Rpの各抵抗値に連動誤差が生 じると、 増幅器 Aに入力される電圧が増減するので、 その桔果、 発振出力が変動 する。 そして、 発振出力が小さくなれば発振が停止し、 大きくなれば発振出力に 著しい歪みを生じることになる。  In the Wien-bridge type oscillator shown in Fig. 49, in order to change the frequency, the resistance value of the variable resistor Rs forming a series circuit with the capacitor C and the variable resistance Rp forming the parallel circuit with the capacitor C are changed. The resistance must be changed in conjunction with the resistance, but if an error occurs in the resistance of each of the variable resistors Rs and Rp, the voltage input to the amplifier A will increase or decrease. Oscillation output fluctuates. When the oscillation output decreases, oscillation stops, and when the oscillation output increases, significant distortion occurs in the oscillation output.
通常、 正弦波発振器の出力変動を少なくするように安定化することは難しく、 その安定化手段は増幅器の振幅特性に非線形を付加すること、 すなわち、 出力の 大きさによってその增幅度が変化するような特性を付加することになる。  Normally, it is difficult to stabilize the output fluctuation of a sine-wave oscillator so as to reduce it, and the stabilization means adds nonlinearity to the amplitude characteristics of the amplifier, that is, the amplitude varies depending on the output level. Characteristic will be added.
このような特性を付加することは増幅器の直線性を悪化させることになり、 出 力波形の歪率を悪化させることになるため好ましくない。  Adding such characteristics is not preferable because it degrades the linearity of the amplifier and degrades the distortion factor of the output waveform.
また、 可変抵抗 Rsと可変抵抗 Rpの抵抗比を一定に保って変化させることは、 回路を集積回路化して、 外部から電圧制御の手法で可変抵抗を変化させる場台に は特に困難である。  In addition, it is particularly difficult to change the resistance ratio of the variable resistor Rs and the variable resistor Rp while keeping the resistance constant, in a case where the circuit is integrated and the variable resistance is changed by an external voltage control method.
ウィーン ·ブリツジ型発振器に限らず、 第 5 0図に示すブリッジ T型発振器や 移相型発振器でも同様のことがいえる。 Not only Wien-Bridge type oscillators, but also bridge T-type oscillators shown in Fig. 50 The same can be said for a phase shift type oscillator.
さらに、 発振周波数を大幅に調整し得る可変周波数発振器を集積回路によって 形成することも困難である。  Furthermore, it is difficult to form a variable frequency oscillator that can greatly adjust the oscillation frequency using an integrated circuit.
そこで、 この発明は、 このような問題点を解決するために考えられたものであ る。 発明の開示  Therefore, the present invention has been conceived to solve such a problem. Disclosure of the invention
この発明の発振器は、  The oscillator of the present invention
反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力增輻器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された第 3の抵抗およびキャパシタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記キャパシタの接铳部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接統した 2つの 移相回路を備え、  One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input radiator to which an AC signal is input via the first resistor; and an inverting input terminal and an output terminal of the differential input amplifier. And a series circuit including a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor, and a connection between the third resistor and the capacitor. Section is connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier,
縦铳接铳された前記 2つの移相回路の後段の出力を前段の入力側に帰還させる とともに、 前記 2つの移相回路のいずれか一方から正弦波発振出力が取り出され る。  Outputs at the subsequent stage of the two vertically connected phase shift circuits are fed back to the input side at the previous stage, and a sine wave oscillation output is extracted from one of the two phase shift circuits.
また、 この発明の発振器は、  Also, the oscillator of the present invention
反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接铳され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された第 3の抵抗およびキャパシタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記キャパシタの接铳部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した 2つの 移相回路と、  One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input through the first resistor; and an inverting input terminal and an output terminal of the differential input amplifier. A second resistor connected between the first resistor and a series circuit including a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor, and a connection part of the third resistor and the capacitor. Are connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier, and
入力される交流信号の位相を変えずに出力する非反転回路と、  A non-inverting circuit that outputs the input AC signal without changing the phase,
を備え、 前記 2つの移相回路および前記非反転回路のそれぞれを縦铳接続し、 これら縦铳接铳された複数の回路の中の最終段の出力を初段の入力側に帰還させ るとともに、 これら複数の回路のいずれかから正弦波発振出力が取り出される。 また、 この発明の発振器は、 反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された第 3の抵抗およびィンダクタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記インダクタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した 2つの 移相回路を備え、 The two phase-shift circuits and the non-inverting circuit are vertically connected, and the output of the last stage among the plurality of vertically connected circuits is fed back to the input side of the first stage, A sine wave oscillation output is extracted from any of the plurality of circuits. Also, the oscillator of the present invention One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier And a series circuit including a third resistor and an inductor connected to the other end of the first resistor, and a connection portion of the third resistor and the inductor. It has two phase shift circuits connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier,
縱铳接続された前記 2つの移相回路の後段の出力を前段の入力側に帰還させる とともに、 前記 2つの移相回路のいずれか一方から正弦波発振出力が取り出され る。  The output of the latter stage of the two vertically connected phase shift circuits is fed back to the input side of the former stage, and a sine wave oscillation output is taken out from one of the two phase shift circuits.
また、 この発明の発振器は、  Also, the oscillator of the present invention
反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された第 3の抵抗およびイングクタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記イングクタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した 2つの 移相回路と、  One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier A second resistor connected to the other end of the first resistor, and a series circuit including a third resistor and an ingector connected to the other end of the first resistor. Two phase shifters connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier,
入力される交流信号の位相を変えずに出力する非反転回路と、  A non-inverting circuit that outputs the input AC signal without changing the phase,
を備え、 前記 2つの移相回路および前記非反転回路のそれぞれを縦铳接続し、 これら絨続接続された複数の回路の中の最終段の出力を初段の入力側に帰還させ るとともに、 これら複数の回路のいずれかから正弦波発振出力が取り出される。 また、 この発明の発振器は、  The two phase-shift circuits and the non-inverting circuit are vertically connected, and the output of the last stage in the plurality of connected circuits is fed back to the input side of the first stage. A sine wave oscillation output is extracted from any of the plurality of circuits. Also, the oscillator of the present invention
反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接铳された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された第 3の抵抗およびキャパシタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記キャパシタの接铳部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接烷した第 1の 移相回路と、  One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier A second resistor connected to the other end of the first resistor, and a series circuit including a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor, and a connection part of the third resistor and the capacitor. A first phase shift circuit connected to a non-inverting input terminal of the differential input amplifier,
反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された第 3の抵抗およびインダクタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記インダクタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した第 2の 移相回路と、 One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor; and an inverting input terminal and an output of the differential input amplifier A second resistor connected between the third resistor and the inductor, and a series circuit including a third resistor and an inductor connected to the other end of the first resistor. A second phase shift circuit having a connection connected to a non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
を備え、 縱铳接続された前記第 1および第 2の移相回路の後段の出力を前段の 入力側に帰還させるとともに、 前記第 1および第 2の移相回路のいずれか一方か ら正弦波発振出力が取り出される。  The output of the first and second phase-shift circuits connected in cascade is fed back to the input side of the previous stage, and a sine wave is output from one of the first and second phase-shift circuits. The oscillation output is taken out.
また、 この発明の発振器は、  Also, the oscillator of the present invention
反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された第 3の抵抗およびキャパシタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記キャパシタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した第 1の 移相回路と、  One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier And a series circuit comprising a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor, wherein a connection portion of the third resistor and the capacitor is connected to the second resistor. A first phase shift circuit connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された第 3の抵抗およびィンダクタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記インダクタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接暁した第 2の 移相回路と、  One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier And a series circuit including a third resistor and an inductor connected to the other end of the first resistor, and a connection portion of the third resistor and the inductor. A second phase shift circuit connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
入力される交流信号の位相を変えずに出力する非反転回路と、  A non-inverting circuit that outputs the input AC signal without changing the phase,
を備え、 前記第 1および第 2の移相回路および前記非反転回路のそれぞれを縱 梡接铙し、 これら縱铳接続された複数の回路の中の最終段の出力を初段の入力側 に帰還させるとともに、 これら複数の回路のいずれかから正弦波発振出力が取り 出される。  The first and second phase shift circuits and the non-inverting circuit are vertically connected, and the output of the last stage among the plurality of vertically connected circuits is fed back to the input side of the first stage. At the same time, a sine wave oscillation output is taken from any of these circuits.
上述した各発振器は、 2つの移相回路の全体により、 あるいは 2つの移相回路 と非反転回路の全体により位相シフ ト量の台計が 0 ° となるとともに、 それぞれ の回路の增幅度を調整してループゲインを 1以上にすることにより正弦波発振が 行なわれる。 また、 この発明の発振器は、 In each of the above-mentioned oscillators, the phase shift amount becomes 0 ° due to the total of the two phase shift circuits or the total of the two phase shift circuits and the non-inverting circuit, and the width of each circuit is adjusted. By setting the loop gain to 1 or more, sine wave oscillation is performed. Also, the oscillator of the present invention
反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された第 3の抵抗およびキャパシタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記キャパシタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した 2つの 移相回路と、  One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier And a series circuit comprising a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor, wherein a connection portion of the third resistor and the capacitor is connected to the second resistor. Two phase shifters connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier,
入力される交流信号の位相を反転して出力する位相反転回路と、  A phase inversion circuit that inverts the phase of the input AC signal and outputs the inverted signal;
を備え、 前記 2つの移相回路および前記位相反転回路のそれぞれを縦铳接铳し、 これら縦続接続された複数の回路の中の最終段の出力を初段の入力側に帰運させ るとともに、 これら複数の回路のいずれかから正弦波発振出力が取り出される。 また、 この発明の発振器は、  And vertically connecting each of the two phase shift circuits and the phase inverting circuit, returning the output of the last stage of the plurality of cascade-connected circuits to the input side of the first stage, A sine wave oscillation output is extracted from any of the plurality of circuits. Also, the oscillator of the present invention
反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接铳された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された第 3の抵抗およびィンダクタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記インダクタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した 2つの 移相回路と、  One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier A second resistor connected to the first resistor, and a series circuit including a third resistor and an inductor connected to the other end of the first resistor, and a connection portion of the third resistor and the inductor. Two phase shifting circuits connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
入力される交流信号の位相を反転して出力する位相反転回路と、  A phase inversion circuit that inverts the phase of the input AC signal and outputs the inverted signal;
を備え、 前記 2つの移相回路および前記位相反転回路のそれぞれを縦铳接続し、 これら縦铳接铳された複数の回路の中の最終段の出力を初段の入力側に帰通させ るとともに、 これら複数の回路のいずれかから正弦波発振出力が取り出される。 また、 この発明の発振器は、  And vertically connecting each of the two phase shift circuits and the phase inverting circuit, and returning the output of the last stage among the plurality of vertically connected circuits to the input side of the first stage. A sine wave oscillation output is extracted from any of the plurality of circuits. Also, the oscillator of the present invention
反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接铳され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反耘入力端子と出力 端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接铳された第 3の抵抗およびキャパシタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記キャパシタの接铳部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した第 1の 移相回路と、 反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された第 3の抵抗およびィンダクタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記インダクタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した第 2の 移相回路と、 One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor; and a counter input terminal and an output terminal of the differential input amplifier. A second resistor connected between the third resistor and the capacitor, and a series circuit including a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor. A first phase shift circuit having a portion connected to a non-inverting input terminal of the differential input amplifier; One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier And a series circuit including a third resistor and an inductor connected to the other end of the first resistor, and a connection portion of the third resistor and the inductor. A second phase shift circuit connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
入力される交流信号の位相を反転して出力する位相反転回路と、  A phase inversion circuit that inverts the phase of the input AC signal and outputs the inverted signal;
を備え、 前記第 1および第 2の移相回路および前記位相反転回路のそれぞれを 縦铳接铳し、 これら縦铳接続された複数の回路の中の最終段の出力を初段の入力 側に帰還させるとともに、 これら複数の回路のいずれかから正弦波発振出力が取 り出される。  The first and second phase shift circuits and the phase inversion circuit are vertically connected, and the output of the last stage among the plurality of vertically connected circuits is fed back to the input side of the first stage. At the same time, a sine wave oscillation output is taken from any of these circuits.
上述した各発振器は、 2つの移相回路と位相反転回路の全体により位相シフト 量の合計が 0 ° となるとともに、 各回路の増幅度を調整してループゲインを 1以 上にすることにより正弦波発振が行なわれる。 図面の簡単な説明  In each of the oscillators described above, the total phase shift amount is 0 ° due to the entire two phase shift circuits and the phase inverting circuit, and the sine is adjusted by adjusting the amplification of each circuit to make the loop gain 1 or more. Wave oscillation is performed. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
第 1図は、 この発明の発振器の第 1の形態を示す回路図、  FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the oscillator of the present invention,
第 2図は、 第 1図に示す前段の移相回路の榱成を示す回路図、  FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the preceding phase shift circuit shown in FIG. 1,
第 3図は、 第 2図に示す移相回路の入出力電圧とキャパシタ等に現れる電圧と の関係を示すべクトル図、  FIG. 3 is a vector diagram showing a relationship between an input / output voltage of the phase shift circuit shown in FIG. 2 and a voltage appearing on a capacitor or the like;
第 4図は、 第 1図に示す後段の移相回路の構成を示す回路図、  FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the subsequent phase shift circuit shown in FIG. 1,
第 5図は、 第 4図に示す移相回路の入出力電圧とキャパシタ等に現れる電圧と の関係を示すべクトル図、  FIG. 5 is a vector diagram showing the relationship between the input and output voltages of the phase shift circuit shown in FIG.
第 6図は、 この発明の発振器を伝達関数 K 1を用いて表した回路図、 第 7図は、 第 6図に示す回路をミラーの定理によって変換した回路図、 第 8図は、 第 1図に示す発振器の部分的変形例を示す回路図、  FIG. 6 is a circuit diagram showing the oscillator of the present invention using a transfer function K1, FIG. 7 is a circuit diagram obtained by converting the circuit shown in FIG. 6 by Miller's theorem, and FIG. Circuit diagram showing a partial modification of the oscillator shown in the figure,
第 9図は、 この発明の発振器の第 2の形態を示す回路図、  FIG. 9 is a circuit diagram showing a second embodiment of the oscillator of the present invention,
第 1 0図は、 第 9図に示す前段の移相回路の構成を示す回路図、  FIG. 10 is a circuit diagram showing the configuration of the phase shift circuit of the preceding stage shown in FIG. 9,
第 1 1図は、 第 1 0図に示す移相回 Ϊ各の入出力電圧とイングクタ等に現れる電 圧との関係を示すべクトル図、 Fig. 11 shows the phase shift circuit shown in Fig. 10 Vector diagram showing the relationship with pressure,
第 1 2図は、 第 9図に示す後段の移相回路の構成を示す回路図、  FIG. 12 is a circuit diagram showing the configuration of the subsequent phase shift circuit shown in FIG.
第 1 3図は、 第 1 2図に示す移相回路の入出力電圧とインダクタ等に現れる電 圧との関係を示すべクトル図、  FIG. 13 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of the phase shift circuit shown in FIG. 12 and the voltage appearing in an inductor and the like.
第 1 4図は、 第 9図に示す発振器の部分的変形例を示す回路図、  FIG. 14 is a circuit diagram showing a partially modified example of the oscillator shown in FIG. 9,
第 1 5図は、 この発明の発振器の第 3の形態を示す回路図、  FIG. 15 is a circuit diagram showing a third embodiment of the oscillator of the present invention,
第 1 6図は、 この発明の発振器の第 4の形態を示す回路図、  FIG. 16 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the oscillator of the present invention,
第 1 7図は、 この発明の発振器の第 5の形態を示す回路図、  FIG. 17 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the oscillator of the present invention,
第 1 8図は、 この発明の発振器の第 6の形態を示す回路図、  FIG. 18 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of the oscillator of the present invention,
第 1 9図は、 この発明の発振器の第 7の形態を示す回路図、  FIG. 19 is a circuit diagram showing a seventh embodiment of the oscillator of the present invention,
第 2 0図は、 この発明の発振器の第 8の形態を示す回路図、  FIG. 20 is a circuit diagram showing an eighth embodiment of the oscillator of the present invention,
第 2 1図は、 この発明の発振器の第 9の形態を示す回路図、  FIG. 21 is a circuit diagram showing a ninth embodiment of the oscillator of the present invention,
第 2 2図は、 この発明の発振器の第 1 0の形態を示す回路図、  FIG. 22 is a circuit diagram showing a tenth embodiment of the oscillator of the present invention,
- 第 2 3図は、 移相回路と非反転回路との接続形態を示す図、 -Figure 23 shows the connection between the phase shift circuit and the non-inverting circuit,
第 2 4図は、 移相回路と位相反転回路との接続形態を示す図、  FIG. 24 is a diagram showing a connection form between a phase shift circuit and a phase inversion circuit,
第 2 5図は、 移相回路内の C R回路の可変抵抗を F E Tに置き換えた移相回路 の構成を示す回路図、  FIG. 25 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit in which the variable resistor of the CR circuit in the phase shift circuit is replaced with FET.
第 2 6図は、 移相回路内の L R回路の可変抵抗を F E Tに置き換えた移相回路 の構成を示す回路図、  FIG. 26 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit in which the variable resistor of the LR circuit in the phase shift circuit is replaced with FET.
第 2 7図は、 移相回路内の C R回路のキャパシタを可変容量ダイォードに置き 換えた移相回路の構成を示す回路図、  FIG. 27 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit in which a capacitor of a CR circuit in the phase shift circuit is replaced with a variable capacitance diode.
第 2 8図は、 移相回路内の L R回路のィンダクタを可変ィンダクタに置き換え た移相回路の構成を示す回路図、  FIG. 28 is a circuit diagram showing a configuration of a phase shift circuit in which the inductor of the LR circuit in the phase shift circuit is replaced with a variable inductor.
第 2 9図は、 第 2 8図に示す可変イングクタの平面構造図、  FIG. 29 is a plan structural view of the variable inkuta shown in FIG. 28,
第 3 0図は、 第 2 9図に示す可変イングクタの詳細構造図、  FIG. 30 is a detailed structural view of the variable inkuta shown in FIG. 29,
第 3 1図は、 第 3 0図の A— A線拡大断面図、  FIG. 31 is an enlarged sectional view taken along the line A—A of FIG. 30,
第 3 2図は、 第 2 9図に示す可変ィンダクタの変形例を示す平面構造図、 第 3 3図は、 第 2 9図に示す可変ィンダクタの他の変形例を示す平面構造図、 第 3 4図は、 第 2 9図に示す可変ィンダクタの他の変形^を示す平面構造図、 第 3 5図は、 第 2 8図に示す可変ィンダク夕の他の例を示す平面構造図、 第 3 6図は、 第 3 5図に示す可変インダクタの詳細構造図、 FIG. 32 is a plan view showing a modification of the variable inductor shown in FIG. 29, FIG. 33 is a plan view showing another modification of the variable inductor shown in FIG. FIG. 4 is a plan view showing another modification ^ of the variable inductor shown in FIG. 29; FIG. 35 is a plan view showing another example of the variable inductor shown in FIG. 28. FIG. 36 is a detailed view of the variable inductor shown in FIG.
第 3 7図は、 第 3 6図の B— B線拡大断面図、  FIG. 37 is an enlarged sectional view taken along the line BB of FIG. 36,
第 3 8図は、 この発明の発振器に用いる静電容量変換回路の構成を示す回路図、 第 3 9図は、 第 3 8図に示す静電容量変換回路を伝達関数 K4を用いて表した 回路図、  FIG. 38 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance conversion circuit used in the oscillator of the present invention. FIG. 39 is a diagram showing the capacitance conversion circuit shown in FIG. 38 using a transfer function K4. circuit diagram,
第 4 0図は、 第 3 9図に示す回路をミラーの定理によって変換した回路図、 第 4 1図は、 第 3 8図に示す静電容量変換回路を簡略化した回路図、  FIG. 40 is a circuit diagram obtained by converting the circuit shown in FIG. 39 by Miller's theorem, FIG. 41 is a simplified circuit diagram of the capacitance conversion circuit shown in FIG. 38,
第 4 2図は、 1段目にエミッタホロワ回路を用いた静電容量変換回路の構成を 示す回路図、  FIG. 42 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance conversion circuit using an emitter follower circuit in the first stage,
第 4 3図は、 1段目にソースホロワ回路を用いた静電容量変換回路の構成を示 す回路図、  FIG. 43 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance conversion circuit using a source follower circuit in the first stage,
第 4 4図は、 この発明の発振器に用いるインダクタンス変換回路の構成を示す 回路図、  FIG. 44 is a circuit diagram showing a configuration of an inductance conversion circuit used in the oscillator of the present invention;
第 4 5図は、 第 4 4図に含まれる 2つのオペアンプを含む増幅器全体をエミッ タホロワ回路に置き換えたィンダクタンス変換回路の構成を示す回路図、  FIG. 45 is a circuit diagram showing a configuration of an inductance conversion circuit in which the entire amplifier including the two operational amplifiers included in FIG. 44 is replaced by an emitter follower circuit;
第 4 6図は、 第 4 5図のィンダクタンス変換回路をソースホロワ回路によって 実現した構成を示す回路図、  FIG. 46 is a circuit diagram showing a configuration in which the inductance conversion circuit of FIG. 45 is realized by a source follower circuit;
第 4 7図は、 イングクタンス変換回路の他の例を示す回路図、  FIG. 47 is a circuit diagram showing another example of the inductance conversion circuit.
第 4 8図は、 オペアンプの榱成の中でこの発明の移相回路の動作に必要な部分 を抽出した回路図、  Fig. 48 is a circuit diagram that extracts the parts necessary for the operation of the phase shift circuit of the present invention in the operational amplifier.
第 4 9図は、 従来の正弦波発振器を示す回路図、  FIG. 49 is a circuit diagram showing a conventional sine wave oscillator,
第 5 0図は、 従来の正弦波発振器を示す回路図である。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 50 is a circuit diagram showing a conventional sine wave oscillator. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(第 1の実施形態)  (First Embodiment)
第 1図は、 第 1の実施形態の発振器の構成を示す回路図であり 1、 発振器 1は、 それぞれが入力信号の位相を所定量シフ卜させることにより所定の周波数におい て台計で 0 ° の位相シフ トを行なう 2つの移相回路 10 C、 30 Cと、 後段の移相回 路 30 Cの出力を前段の移相回路 IO Cの入力側に帰還させる帰還抵抗 70とにより構 成されている。 この帰還抵抗 70は 0 Ωから有限の抵抗値を有している。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillator according to a first embodiment.1 Each of oscillators 1 shifts a phase of an input signal by a predetermined amount to obtain a total of 0 ° at a predetermined frequency at a predetermined frequency. Two phase shift circuits 10 C and 30 C that perform phase shift A feedback resistor 70 feeds back the output of the path 30 C to the input side of the preceding phase shift circuit IOC. This feedback resistor 70 has a finite resistance value from 0 Ω.
第 2図は、 第 1図に示した前段の移相回路 10 Cの構成を抜き出して示したもの である。 同図に示す前段の移相回路 10 Cは、 差動入力増幅器の一種であるオペァ ンプ (演算増幅器) 12と、 入力端子 22に入力された信号の位相を所定量シフ卜さ せてオペアンプ 12の非反転入力端子に入力するキャパシタ 14および可変抵抗 16と、 入力端子 22とォペアンプ 12の反転入力端子との間に挿入された抵抗 18と、 ォペア ンプ 12の出力端子 24と反転入力端子との間に挿入された抵抗 20とにより構成され ている。  FIG. 2 shows a configuration extracted from the phase shift circuit 10C in the preceding stage shown in FIG. The front-stage phase shift circuit 10C shown in FIG. 1 includes an operational amplifier (operation amplifier) 12, which is a type of differential input amplifier, and an operational amplifier 12 which shifts the phase of a signal input to an input terminal 22 by a predetermined amount. The capacitor 14 and the variable resistor 16 input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 12, the resistor 18 inserted between the input terminal 22 and the inverting input terminal of the operational amplifier 12, and the output terminal 24 of the operational amplifier 12 and the inverting input terminal. It consists of a resistor 20 inserted between them.
なお、 この明細書ではオペアンプ 12等は理想的に動作すると仮定し、 実際に回 路を設計する上で理想からのずれが問題となる場台にはその都度説明を加えるも のとする。  In this specification, it is assumed that the operational amplifier 12 and the like operate ideally, and a description will be added for each case where deviation from the ideal becomes a problem when actually designing a circuit.
このような構成を有する移相回路 10 Cにおいて、 所定の交流信号が入力端子 22 に入力されると、 オペアンプ 12の非反転入力端子には、 可変抵抗 16の両端に現れ る電圧 VR1が印加される。  In the phase shift circuit 10C having such a configuration, when a predetermined AC signal is input to the input terminal 22, the voltage VR1 appearing at both ends of the variable resistor 16 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 12. You.
また、 第 2図に示したオペアンプ 12の 2入力 (反転入力端子と非反転入力端子) 間には電位差が生じないので、 オペアンプ 12の反転入力端子の電位と、 キャパシ 夕 14と可変抵抗 16の接続点の電位とは等しくなる。 したがって、 抵抗 18の両端に は、 キャパシタ 14の両端に現れる電圧 VC1と同じ電圧 VC1が現れる。  Also, since there is no potential difference between the two inputs (inverting input terminal and non-inverting input terminal) of the operational amplifier 12 shown in FIG. 2, the potential of the inverting input terminal of the operational amplifier 12, the capacity of the capacitor 14 and the variable resistor 16 It becomes equal to the potential of the connection point. Therefore, the same voltage VC1 appears at both ends of the resistor 18 as the voltage VC1 appearing at both ends of the capacitor 14.
ここで、抵抗 18と抵抗 20の各抵抗値が等しい場合には、 これら 2つの抵抗 18、 20に同じ電流が流れるため、 抵抗 20の両端にも電圧 VC1が現れる。 し力、も、 これ ら 2つの抵抗 18、 20の各両端に現れる電圧 VC1はべクトル的に同方向を有してお り、 オペアンプ 12の反転入力端子 (電圧 VR1 ) を基準にして考えると、 抵抗 18の 両端電圧 VC1をべクトル的に加算したものが入力電圧 E iに、 抵抗 20の電圧 VC1 をべクトル的に減算したものが出力電圧 E oになる。  Here, when the resistance values of the resistor 18 and the resistor 20 are equal, the same current flows through the two resistors 18 and 20, so that the voltage VC1 appears at both ends of the resistor 20. The voltage VC1 appearing at each end of these two resistors 18 and 20 has the same direction in terms of the vector. Considering the inverting input terminal (voltage VR1) of the operational amplifier 12, The vector voltage of the voltage VC1 across the resistor 18 is the input voltage Ei, and the vector voltage of the voltage VC1 of the resistor 20 is the output voltage Eo.
第 3図は、 移相回路 10 Cの入出力電圧とキャパシタ等に現れる電圧との関係を 示すべク トル図である。  FIG. 3 is a vector diagram showing a relationship between an input / output voltage of the phase shift circuit 10C and a voltage appearing on a capacitor or the like.
このべクトル図に示すように、 可変抵抗 16の両端に現れる電圧 V R1とキャパシ 夕 14の両端に現れる電圧 V C1とは互いに 9 0 ° 位相がずれており、 これらをべク トル的に加算したものが入力電圧 E iとなる。 したがって、 入力信号の振幅が一 定で周波数のみが変化した場台には、 第 3図に示す半円の円周に沿って可変抵抗 16の両端電圧 VR1とキャパシタ 14の両端電圧 VC1とが変化する。 As shown in this vector diagram, the voltage V R1 appearing at both ends of the variable resistor 16 and the voltage V C1 appearing at both ends of the capacitor 14 are 90 ° out of phase with each other. The sum of the input voltages becomes the input voltage Ei. Therefore, when the amplitude of the input signal is constant and only the frequency changes, the voltage VR1 across the variable resistor 16 and the voltage VC1 across the capacitor 14 change along the circumference of the semicircle shown in FIG. I do.
また、 電圧 VR1から電圧 VC1をべクトル的に減算したものが出力電圧 Eoとな る。 非反転入力端子に印加される電圧 VR1を基準に考えると、 入力電圧 E iと出 力電圧 Eoとは電圧 VC1を合成する方向が異なるだけでありその絶対値は等しく なる。 したがって、 入出力電圧の大きさと位相の関係は、 入力電圧 E iおよび出 力電圧 Eoを斜辺とし、 電圧 VC1の 2倍を底辺とする二等辺三角形で表すことが でき、 出力信号の振幅は周波数に関係なく入力信号の振幅と同じであって、 位相 シフト量は第 3図に示す 01で表されることがわかる。  The output voltage Eo is the result of the vector subtraction of the voltage VC1 from the voltage VR1. Considering the voltage VR1 applied to the non-inverting input terminal, the input voltage Ei and the output voltage Eo differ only in the direction in which the voltage VC1 is synthesized, and their absolute values are equal. Therefore, the relationship between the magnitude and the phase of the input / output voltage can be represented by an isosceles triangle with the input voltage Ei and the output voltage Eo as hypotenuses and the base at twice the voltage VC1, and the amplitude of the output signal is It can be seen that the phase shift amount is represented by 01 shown in FIG. 3 regardless of the amplitude of the input signal.
また、 第 3図から明らかなように、 電圧 VR1と電圧 VC1とは円周上で直角に交 わるため、 理論的には入力電圧 E iと電圧 VR1との位相差は、 周波数 ωが 0から ∞まで変化するに従って 9 0。 から 0 ° まで変化する。 そして、 移相回路 10C全 体の位相シフ ト量 01はその 2倍であり、 周波数に応じて 1 8 0 ° から 0 ° まで 変化する。  Also, as is apparent from FIG. 3, since the voltage VR1 and the voltage VC1 intersect at right angles on the circumference, the phase difference between the input voltage Ei and the voltage VR1 is theoretically 90 as it changes to ∞. To 0 °. The phase shift amount 01 of the entire phase shift circuit 10C is twice that, and changes from 180 ° to 0 ° according to the frequency.
次に、 上述した入出力電圧間の関係を定量的に検証する。  Next, the relationship between the input and output voltages described above is quantitatively verified.
入力電圧 E iを入力端子 22に印加したときに抵抗 18、 20を通つて入力端子 22か ら出力端子 24に向かって流れる電流を 1 ·、 抵抗 18と抵抗 20の各抵抗値が等しくそ の値を rとすると、 抵抗 18、 20のそれぞれの両端電圧は一〗 · rとなる。  When the input voltage E i is applied to the input terminal 22, the current flowing from the input terminal 22 to the output terminal 24 through the resistors 18 and 20 through the resistors 18 and 20 is equal to that of the resistors 18 and 20. Assuming that the value is r, the voltage between both ends of the resistors 18 and 20 is 1 · r.
ところで、 上述したように第 2図に示したオペァンプ 12の 2入力間には電位差 力性じてはならないので、 ォペアンブ 12の非反転入力端子に印加される可変抵抗 16の両端電圧 VR1と出力電圧 Eoとの間には、  By the way, as described above, since there must be no potential difference between the two inputs of the operational amplifier 12 shown in FIG. Between Eo and
VRl = Eo- ( - I T )  VRl = Eo- (-I T)
= Eo+ I · r  = Eo + Ir
.-. Eo= VRl - I - r -(1) の関係がある。  .-. Eo = VRl-I-r-(1)
また、 オペアンプ 12の 2入力間に電位差が生じないためには、 キャパシタ 14の 両端電圧 VC1と抵抗 18の両端電圧— I · rを加算した値が 0とならなければなら ないので、 VC1+ (- I -r) =0 Also, in order to prevent a potential difference between the two inputs of the operational amplifier 12, the value obtained by adding the voltage VC1 across the capacitor 14 and the voltage across the resistor 18—Ir must be 0. VC1 + (-I -r) = 0
.-.VC1= I -r … となる。 (1)式および (2)式から、  .-. VC1 = I -r… From equations (1) and (2),
Eo=VRl-VCl ·'·(3) となる。  Eo = VRl-VCl · '· (3)
また、 可変抵抗 16とキャパシタ 14の各両端電圧 VR1、 VC1を加算したものが入 力端子 22に印加される電圧 Eiであるから、 これらの各電圧の間には、  The voltage Ei applied to the input terminal 22 is the sum of the voltages VR1 and VC1 across the variable resistor 16 and the capacitor 14.Therefore, between these voltages,
Ei = VRl + VCl '(4) の関係がある。 (3)式および (4)式から、  Ei = VRl + VCl '(4) From equations (3) and (4),
Eo VR1- VC1  Eo VR1- VC1
Ei VR1 + VC1  Ei VR1 + VC1
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0001
CR s - 1 1一 Ts  CR s-1 1 1 Ts
Ei = E: •(5) ~CRs + 1 1 +T s  Ei = E: • (5) ~ CRs + 1 1 + T s
となる。 ここで、 Cはキャパシタ 14の静電容量、 Rは可変抵抗 16の抵抗値を表し ており、 キャパシタ 14と可変抵抗 16からなる CR回路の時定数を T (=CR) と した。 Becomes Here, C represents the capacitance of the capacitor 14, R represents the resistance of the variable resistor 16, and the time constant of the CR circuit composed of the capacitor 14 and the variable resistor 16 is T (= CR).
この(5)式において s = j ωを代入して変形すると、  Substituting s = jω in equation (5) and transforming,
Γ 1 - j ωΤ ^ Γ 1-j ωΤ ^
Εο= r— ^ ~ =r Ε  Εο = r— ^ ~ = r Ε
1 + j ωΤ  1 + j ωΤ
(1一 j ωΤ)2 (1 j ωΤ) 2
Ei  Ei
1+(ωΤ)2 1+ (ωΤ) 2
1一(ωΤ)2— j ·2ωΤ 1 one (ωΤ) 2 — j · 2ωΤ
E •(6) E • (6)
1 + (ωΤ)2 1 + (ωΤ) 2
となる。 (6)式から出力電圧 Εοの絶対値を求めると、  Becomes When the absolute value of the output voltage Εο is obtained from equation (6),
V (1 +(ωΤ)2} 2+4(ωΤ) V (1 + (ωΤ) 2 } 2 +4 (ωΤ)
Eol = Ε Eol = Ε
2
Figure imgf000013_0002
=Ei …(?) となる。 すなわち、 (7)式は、 この実施例の移相回路 10Cは入出力間の位相がど のように回転しても、 その出力信号の振幅は入力信号の振幅に等しく一定である ことを表している。
Two
Figure imgf000013_0002
= Ei… (?). That is, equation (7) indicates that the phase shift circuit 10C of this embodiment has a constant amplitude of the output signal equal to the amplitude of the input signal no matter how the phase between the input and output rotates. ing.
また、 (6)式から出力電圧 Eoの入力電圧 Eiに対する位相シフト量 01を求める  Further, the phase shift amount 01 of the output voltage Eo with respect to the input voltage Ei is obtained from the equation (6).
01= t an'1 {, ·'·(8) 01 = t an ' 1 {,
(ωΤ)ζ— 1 (ωΤ) ζ — 1
となる。 この(8)式から、 例えば ωがほぼ 1ZT (=1/ (CR) ) となるよう な周波数における位相シフ ト量 01はほぼ 90° となり、 入力信号の振幅を減衰 させることなく位相のみをほぼ 90° シフトさせることができる。 しかも、 可変 抵抗 16の抵抗値 Rを可変することにより、 位相シフ ト量 01がほぼ 90° となる 周波数 ωを変化させることができる。 Becomes From equation (8), for example, the phase shift amount 01 at a frequency where ω is approximately 1ZT (= 1 / (CR)) is approximately 90 °, and only the phase can be approximately reduced without attenuating the amplitude of the input signal. Can be shifted 90 °. Moreover, by varying the resistance value R of the variable resistor 16, the frequency ω at which the phase shift amount 01 becomes substantially 90 ° can be changed.
第 4図は、 第 1図に示した後段の移相回路 30Cの構成を抜き出して示したもの である。 同図に示す後段の移相回路 30Cは、 差動入力増幅器の一種であるオペァ ンプ 32と、 入力端子 42に入力された信号の位相を所定量シフ卜させてオペアンプ 32の非反転入力端子に入力する可変抵抗 36およびキャパシタ 34と、 入力端子 42と ォペアンプ 32の反転入力端子との間に挿入された抵抗 38と、 ォペアンプ 32の出力 端子 44と反転入力端子との間に挿入された抵抗 40とにより構成されている。  FIG. 4 shows a configuration extracted from the phase shift circuit 30C at the subsequent stage shown in FIG. The phase shift circuit 30C at the subsequent stage shown in the figure is configured to shift the phase of the signal input to the input terminal 42 by a predetermined amount to the operational amplifier 32 which is a type of A variable resistor 36 and a capacitor 34 to be input, a resistor 38 inserted between the input terminal 42 and the inverting input terminal of the operational amplifier 32, and a resistor 40 inserted between the output terminal 44 of the operational amplifier 32 and the inverting input terminal. It is composed of
このような構成を有する移相回路 30Cにおいて、 所定の交流信号が入力端子 42 に入力されると、 オペアンプ 32の非反転入力端子には、 キャパシタ 34の両端に現 れる電圧 VC2が印加される。  In the phase shift circuit 30C having such a configuration, when a predetermined AC signal is input to the input terminal 42, the voltage VC2 appearing across the capacitor 34 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 32.
また、 第 4図に示したオペアンプ 32の 2入力 (反転入力端子と非反転入力端子) 間には電位差が生じないので、 オペアンプ 32の反転入力端子の電位と、 可変抵抗 36とキャパシタ 34の接铳点の電位とは等しくなる。 したがって、 抵抗 38の両端に は、 可変抵抗 36の両端に現れる電圧 VR2と同じ電圧 VR2が現れる。  Also, since there is no potential difference between the two inputs (inverting input terminal and non-inverting input terminal) of the operational amplifier 32 shown in FIG. 4, the potential of the inverting input terminal of the operational amplifier 32 and the connection of the variable resistor 36 and the capacitor 34 It is equal to the potential at point 铳. Therefore, the same voltage VR2 appears at both ends of the resistor 38 as the voltage VR2 appearing at both ends of the variable resistor 36.
ここで、 抵抗 38と抵抗 40の各抵抗値が等しい場台には、 これら 2つの抵抗 38、 40に同じ電流が流れるため、 抵抗 40の両端にも電圧 VR2が現れる。 しかも、 これ ら 2つの抵抗 38、 40の各両端に現れる電圧 VR2はべク トル的に同方向を向いてお り、 オペアンプ 32の反転入力端子 (電圧 VC2) を基準にして考えると、 抵抗 38の 両端電圧 VR2をべク トル的に加算したものが入力電圧 E iに、 抵抗 40の両端電圧 R 2をべク トル的に減算したものが出力電圧 Eoになる。 Here, when the resistances of the resistor 38 and the resistor 40 are equal, the same current flows through the two resistors 38 and 40, so that the voltage VR2 appears at both ends of the resistor 40. Moreover, the voltage VR2 appearing at each end of these two resistors 38 and 40 is vector-wise pointing in the same direction. Considering the inverting input terminal (voltage VC2) of the operational amplifier 32 as a reference, the vector sum of the voltage VR2 across the resistor 38 is the input voltage Ei, and the voltage R2 across the resistor 40 is the sum. The output voltage Eo is the result of the torque subtraction.
第 5図は、 後段の移相回路 30 Cの入出力電圧とキャパシタ等に現れる電圧との 関係を示すべク トル図である。  FIG. 5 is a vector diagram showing a relationship between an input / output voltage of the subsequent phase shift circuit 30C and a voltage appearing on a capacitor or the like.
同図に示すように、 キャパシタ 34の両端に現れる電圧 VC2と可変抵抗 36の両端 に現れる電圧 VR2とは互いに 9 0 ° 位相がずれており、 これらをベクトル的に加 算したものが入力電圧 E iとなる。 したがって、 入力信号の振幅が一定で周波数 のみが変化した場合には、 第 5図に示す半円の円周に沿ってキャパシタ 34の両端 電圧 V C2と可変抵抗 36の両端電圧 V R2とが変化する。  As shown in the figure, the voltage VC2 appearing at both ends of the capacitor 34 and the voltage VR2 appearing at both ends of the variable resistor 36 are 90 ° out of phase with each other. i. Therefore, when the amplitude of the input signal is constant and only the frequency changes, the voltage V C2 across the capacitor 34 and the voltage V R2 across the variable resistor 36 change along the circumference of the semicircle shown in FIG. I do.
また、 上述したように電圧 VC2から電圧 VR2をべクトル的に減算したものが出 力電圧 Eoとなる。 非反転入力端子に印加される電圧 VC2を基準に考えると、 入 力電圧 E iと出力電圧 E oとは電圧 VR2を合成する方向が異なるだけでありその絶 対値は等しくなる。 したがって、 入出力電圧の大きさと位相の関係は、 入力電圧 E iおよび出力電圧 Eoを斜辺とし、 電圧 VR2の 2倍を底辺とする二等辺三角形で 表すことができ、 出力信号の振幅は周波数に関係なく入力信号の振幅と同じであ つて、 位相シフト量は第 5図に示す 02で表されることがわかる。  As described above, the output voltage Eo is obtained by vectorically subtracting the voltage VR2 from the voltage VC2. Considering the voltage VC2 applied to the non-inverting input terminal as a reference, the input voltage Ei and the output voltage Eo differ only in the direction in which the voltage VR2 is synthesized, and their absolute values are equal. Therefore, the relationship between the magnitude and the phase of the input / output voltage can be represented by an isosceles triangle with the input voltage Ei and the output voltage Eo as hypotenuses and the base at twice the voltage VR2, and the amplitude of the output signal varies with the frequency. Regardless of the amplitude of the input signal, it is understood that the phase shift amount is represented by 02 shown in FIG.
また、 第 5図から明らかなように、 電圧 VC2と電圧 VR2とは円周上で直角に交 わるため、 理論的には入力電圧 E iと電圧 VC2との位相差は、 周波数 ωが 0から ∞まで変化するに従って 0 β から 9 0 ° まで変化する。 そして、 移相回路 30 C全 体のシフ ト量 02はその 2倍であり、 周波数に応じて 0 ° から 1 8 0 ° まで変化 する。 Also, as is clear from FIG. 5, since the voltage VC2 and the voltage VR2 intersect at right angles on the circumference, the phase difference between the input voltage Ei and the voltage VC2 is theoretically It changes from to 90 ° as it changes to ∞. The shift amount 02 of the entire phase shift circuit 30C is twice that, and changes from 0 ° to 180 ° according to the frequency.
次に、 上述した入出力電圧間の関係を定量的に検証する。  Next, the relationship between the input and output voltages described above is quantitatively verified.
前段の移相回路 10Cの場合と同様に、 電圧 E iを入力端子 42に印加したときに 抵抗 38、 40を通って入力端子 42から出力端子 44に向かって流れる電流を I、 抵抗 As in the case of the preceding phase shift circuit 10C, when the voltage E i is applied to the input terminal 42, the current flowing from the input terminal 42 to the output terminal 44 through the resistors 38 and 40 is expressed as I and
38と抵抗 40の各抵抗値が等しくその値を rとすると、 抵抗 38、 40のそれぞれの両 端電圧は一 1 · rとなる。 Assuming that the resistance values of the resistor 38 and the resistor 40 are equal and the value is r, the voltage between both ends of the resistors 38 and 40 is 1 · r.
第 4図に示したオペアンプ 32の 2入力間には電位差が生じてはならないので、 オペアンプ 32の非反転入力端子に印加されるキャパシタ 34の両端電圧 VC2と出力 電圧 Eoとの間には、 Since there must be no potential difference between the two inputs of the operational amplifier 32 shown in FIG. 4, the voltage VC2 across the capacitor 34 applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 32 and the output Between the voltage Eo
VC2=Eo- (- I -r)  VC2 = Eo- (-I -r)
= Eo+ I · r  = Eo + Ir
.-.Eo=- 1 · r + VC2 …  .-. Eo =-1 · r + VC2…
の関係がある。 There is a relationship.
また、 オペアンプ 32の 2入力間に電位差が生じないためには、 可変抵抗 36の両 端電圧 VR2と抵抗 38の両端電圧一 I · rを加算した値が 0とならなければならな いので、  In addition, in order to prevent a potential difference between the two inputs of the operational amplifier 32, the value obtained by adding the voltage VR2 across the variable resistor 36 and the voltage Ir across the resistor 38 must be 0.
VR2+ (- I T ) =0 VR2 + (-I T) = 0
.VR2= I - r 〜(10) となる。 (9)式および(10)式から、  .VR2 = I-r ~ (10) From equations (9) and (10),
Eo=-VR2+VC2  Eo = -VR2 + VC2
=- (VR2-VC2) 〜(Π) となる。  =-(VR2-VC2)-(Π).
また、 キャパシタ 34と可変抵抗 36の各両端電圧 VC2、 VR2を加算したものが入 力端子 42に印加される電圧 Eiであるから、 これらの各電圧の間には、  The sum of the voltages VC2 and VR2 at both ends of the capacitor 34 and the variable resistor 36 is the voltage Ei applied to the input terminal 42.
Ei = VR2+VC2 -(12) の関係がある。 (11)式および(12)式から-、  Ei = VR2 + VC2-(12) From equations (11) and (12),-
Eo VR2-VC2  Eo VR2-VC2
Ei VR2 VC2  Ei VR2 VC2
. _ VR2-VC2… R— C s p. _ VR2-VC2… R— C s p .
•·Εθ= VR2+VC2 El= " ~~ Γ El Εθ = VR2 + VC2 El = "~~ Γ El
R+ C R + C
CRs— 1 p. 1— Ts 〜  CRs— 1 p. 1— Ts 〜
= CRT T EL= T T EL -(13) となる。 ここで、 Cはキャパシタ 34の静電容量、 Rは可変抵抗 36の抵抗値を表し ており、 キャパシタ 34と可変抵抗 36からなる CR回路の時定数を、 前段の移相回 路 10Cの場台と同様に T ( = CR)とした。 = CRT TEL = TT EL- (13) . Here, C represents the capacitance of the capacitor 34, and R represents the resistance value of the variable resistor 36, and the time constant of the CR circuit composed of the capacitor 34 and the variable resistor 36 is calculated as follows: T (= CR) in the same manner as above.
(13)式において s = j ωを代入して変形すると、 Eo=— -—— ~― Ει Substituting s = jω in equation (13), Eo = — -—— ~ — Ει
1 + J ωΤ  1 + J ωΤ
(1— j wT)2 (1—j wT) 2
― 1+(ωΤ)2 1 ― 1+ (ωΤ) 2 1
1一(ωΤ)2— ·2ωΤ . .... 1 one (ωΤ) 2 — · 2ωΤ. ....
= . , ( τ、2 Ει 〜(14) =., ( τ, 2 Ει 〜 (14)
1 + (ωΤ)ζ 1 + (ωΤ) ζ
となる。 Becomes
上述した(13)式および(14)式は、 前段の移相回路 10Cについて示した(5)式お よび (6)式と符号のみ異なっている。 したがって、 出力電圧 Εοの絶対値は(7)式 をそのまま適用することができ、 後段の移相回路 30Cは入出力間の位相がどのよ うに回転しても、 その出力信号の振幅は入力信号の振幅に等しく一定であること 力わカヽる ο  Equations (13) and (14) described above differ only in sign from Equations (5) and (6) shown for the previous phase shift circuit 10C. Therefore, for the absolute value of the output voltage Εο, equation (7) can be applied as it is, and no matter how the phase between the input and output rotates, the amplitude of the output signal is It should be equal to the amplitude of
また、 (14)式から出力電圧 Εοの入力電圧 Eiに対する位相シフト量 02を求め ると、  Further, when the phase shift amount 02 of the output voltage Εο with respect to the input voltage Ei is obtained from Expression (14),
2ωΤ  2ωΤ
ø 1= t an '、2— 1 •(15) となる。 この(15)式から、 例えば ωがほぼ 1ZT (= 1/ (CR) ) となるよう な周波数における位相シフ ト量 02はほぼ 90° となり、 入力信号の振幅を減衰 させることなく位相のみをほぼ 90。 シフトさせることができる。 しかも、 可変 抵抗 36の抵抗値 Rを可変することにより、 位相シフ ト量 02がほぼ 90° となる 周波数 ωを変化させることができる。  ø 1 = t an ', 2-1 • (15) From equation (15), for example, the phase shift amount 02 at a frequency where ω is approximately 1ZT (= 1 / (CR)) is approximately 90 °, and only the phase can be approximately reduced without attenuating the amplitude of the input signal. 90. Can be shifted. Moreover, by varying the resistance value R of the variable resistor 36, the frequency ω at which the phase shift amount 02 becomes substantially 90 ° can be changed.
このようにして、 2つの移相回路 10C、 30Cのそれぞれにおいて位相が所定量 シフ卜される。 しかも、 第 3図および第 5図に示すように、 各移相回路 10C、 30 Cにおける入出力電圧の相対的な位相関係は反対方向であって、 所定の周波数に おいて 2つの移相回路 10C、 30Cの全体により位相シフ ト量が 0° となる信号が 出力される。  Thus, the phase is shifted by a predetermined amount in each of the two phase shift circuits 10C and 30C. In addition, as shown in FIGS. 3 and 5, the relative phase relationship between the input and output voltages in each of the phase shift circuits 10C and 30C is in the opposite direction, and the two phase shift circuits at a predetermined frequency. A signal with a phase shift of 0 ° is output by the entire 10C and 30C.
また、 後段の移相回路 30Cの出力は、 帰還抵抗 70を介して前段の移相回路 10C の入力側に帰通されており、 この帰通された信号が移相回路 10Cの入力端子 (第 2図に示した入力端子 22) に入力される。 この実施形態の発振器 1は、 このよう な帰還ループが形成されており、 ループゲインを 1以上に設定することにより、 閉ループを一巡したときに位相シフト量が 0 ° となるような周波数で正弦波発振 が行なわれる。 The output of the subsequent phase shift circuit 30C is returned to the input side of the previous phase shift circuit 10C via the feedback resistor 70, and the returned signal is input to the input terminal (No. 2 Input to the input terminal 22) shown in the figure. In the oscillator 1 of this embodiment, such a feedback loop is formed, and by setting the loop gain to 1 or more, Sinusoidal oscillation is performed at such a frequency that the phase shift amount becomes 0 ° when making a round of the closed loop.
第 6図は、 上述した構成を有する 2つの移相回路 10 Cおよび 30 Cの全体を伝達 関数 K 1を有する回路に置き換えた回路図であり、 伝達関数 K 1を有する回路と抵 抗値 R0の帰還抵抗 70とによって閉ループが形成されている。 第 7図は、 第 6図 に示す回路をミラーの定理によって変換した回路図であり、 同図に示すように抵 抗値 R0を有する帰還抵抗 70を入力シャント抵抗に変換すると、 その抵抗値 Rsは、  FIG. 6 is a circuit diagram in which the entirety of the two phase shift circuits 10 C and 30 C having the above-described configuration is replaced with a circuit having a transfer function K1, and a circuit having a transfer function K1 and a resistance value R0 A closed loop is formed by the feedback resistor 70 of FIG. FIG. 7 is a circuit diagram obtained by converting the circuit shown in FIG. 6 by Miller's theorem. As shown in FIG. 7, when the feedback resistor 70 having the resistance value R0 is converted into the input shunt resistor, the resistance value Rs Is
で表すことができる。 Can be represented by
この式において、 K 1が 1より大きい場台を考えると、 入力シャント抵抗 Rsは 負性抵抗となることがわかる。  In this equation, if K 1 is larger than 1, the input shunt resistance Rs becomes negative.
伝達関数 K 1を有する理想的な移相回路 (オール ·パス *ネッ トワーク) で任 意の有限な周波数において位相シフト量が 0 ° である条件を満たすものとすれば、 この周波数において、 選択的に負性抵抗を実現することになり、 発振が可能とな る。 実際には入力シャント抵抗は移相回路の入力インピーダンスと並列接続され た形となり、 これらを台成したものが負性抵抗となる必要がある力 帰還抵抗 70 の抵抗値 R 0を低く設定したり、 移相回路の入力インピーダンスを高く設定する ことは設計上極めて容易であるため、 理論上は移相回路の入力インピーダンスの 影響を無視して考えることができる。  If an ideal phase-shift circuit with a transfer function K1 (all-pass * network) satisfies the condition that the phase shift is 0 ° at any finite frequency, selective As a result, a negative resistance is realized, and oscillation is possible. Actually, the input shunt resistor is in the form of being connected in parallel with the input impedance of the phase shift circuit, and the combination of these must be a negative resistance.The resistance value R0 of the force feedback resistor 70 must be set low. Since it is extremely easy to set the input impedance of the phase shift circuit to a high level in design, it is theoretically possible to ignore the effect of the input impedance of the phase shift circuit.
ところで、 (5)式から明らかなように、 前段の移相回路 10Cの伝達関数 K2は、  By the way, as is clear from equation (5), the transfer function K2 of the preceding phase shift circuit 10C is
Κ2= ΤΪΤ77 · ) Κ2 = ΤΪΤ77 ·)
であり、 (13)式から明らかなように、 後段の移相回路 30 Cの伝達関数 Κ3は、  As is apparent from equation (13), the transfer function Κ3 of the subsequent phase shift circuit 30 C is
Κ3= -(18) Κ3 =-(18)
1 十 T 2 s 1 tens T 2 s
である。 但し、 移相回路 10Cおよび 30 C内の各 C R回路の時定数は異なる場台も 想定し、 それぞれを Τ ,、 Τ 2とした。 It is. However, the time constant of each CR circuit in the phase shift circuits 10C and 30C was assumed to be different, and they were set to Τ, Τ 2 respectively.
したがって、 移相回路 10 Cと 30 Cを接続した場台の全体の伝達関数 K 1は、 Kl = K2xK3 Therefore, the overall transfer function K 1 of the platform connecting the phase shift circuits 10 C and 30 C is Kl = K2xK3
1 -T, s 1一 T2s1 -T, s 1 T 2 s
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0001
l+T,T2s2-(T1 + T2)s l + T, T 2 s 2- (T 1 + T 2 ) s
••(19) l+T,T2s2 + (T, + T2)s •• (19) l + T, T 2 s 2 + (T, + T 2 ) s
となる。 ここで、 計算を簡単にするために、 s = j w、 s2=— ω2、 A=l+T
Figure imgf000019_0002
とおくと、
Becomes Where s = jw, s 2 = — ω 2 , A = l + T
Figure imgf000019_0002
After all,
A- B s  A- B s
Κ1=  Κ1 =
A + Β s  A + Β s
― A2 - 2 A B s + B2 s 2 - A 2 - 2 AB s + B 2 s 2
― A2- B2 s 2 ― A 2 -B 2 s 2
_ (1 + T,T2s2)2 - 2(1 +T,T2s 2)(T, + T2)s + (T, + T2)2s 2 _ (1 + T, T 2 s 2) 2 - 2 (1 + T, T 2 s 2) (T, + T 2) s + (T, + T 2) 2 s 2
― (1 +T,T2s2)-(T, + T2)2s2 ― (1 + T, T 2 s 2 )-(T, + T 2 ) 2 s 2
_ (1 -Τ,Τ2ω2)2- 2 j (1 -Τ,Τ2ω2)(Τ1 + Τ2)ω-(Τ1 + Τ2)2ω2 ― . (1 +Τ,Τ2ω2)2 + (Τ, + Τ2)2ω2
Figure imgf000019_0003
となる。 この(20)式において、 移相回路 10C、 30Cを 2段接铳した全体の入出力 間の位相差が 0° となるには、 (20)式の右辺の虚数項が 0にならなければならな いので、 次の式が成立する。
_ (1 -Τ, Τ 2 ω 2) 2 - 2 j (1 -Τ, Τ 2 ω 2) (Τ 1 + Τ 2) ω- (Τ 1 + Τ 2) 2 ω 2 -. (1 + Τ , Τ 2 ω 2 ) 2 + (Τ, + Τ 2 ) 2 ω 2
Figure imgf000019_0003
Becomes In this equation (20), the imaginary term on the right side of equation (20) must be 0 in order for the phase difference between the input and output of the entire two-stage phase shifters 10C and 30C to be 0 °. Therefore, the following equation holds.
(1 -Τ,Τ2ω2)(Τ,-(-Τ2)ω=0 -(21) したがって、 1
Figure imgf000019_0004
の場合は 入力信号が直流の場台であって位相差が 180°となるので、 結局他方の条件 (1 -Τ,Τ2ω2=0) を満たす 0 =1 ^(丁,丁2)のときに位相差が 0。 となる。 この周波数において入力シャント抵抗 Rsは負性抵抗となって、 発振電圧条件と 周波数条件を同時に满たすことになる。
(1 -Τ, Τ 2 ω 2 ) (Τ,-(-Τ 2 ) ω = 0-(21) Therefore, 1
Figure imgf000019_0004
Since the phase difference input signal is a field stage of DC is 180 ° when the eventually other conditions (1-tau, T 2 omega 2 = 0) satisfying 0 = 1 ^ (Ding Ding 2) The phase difference is 0 when. Becomes At this frequency, the input shunt resistance Rs becomes a negative resistance, and simultaneously satisfies the oscillation voltage condition and the frequency condition.
このように、 2つの移相回路 10C、 30Cを組み台わせることにより、 閉ループ を一巡する信号の位相シフ ト量をある周波数において 0° とすることができ、 こ のときのループゲインを 1以上に設定することにより正弦波発振が持続される。 また、 位相シフ ト量が 0° となる周波数は、 各移相回路 10C、 30C内の可変抵抗 16あるいは 36の抵抗値を変えることにより変化させることができるため、 容易に 周波数可変型の発振器を実現することができる。 In this way, by combining the two phase shift circuits 10C and 30C, the phase shift amount of a signal that goes around the closed loop can be made 0 ° at a certain frequency, and the loop gain at this time becomes 1 With the above setting, the sine wave oscillation is maintained. The frequency at which the phase shift amount is 0 ° depends on the variable resistance in each of the phase shift circuits 10C and 30C. Since it can be changed by changing the resistance value of 16 or 36, a variable frequency oscillator can be easily realized.
なお、 実際のオペアンプ 12、 32は理想からのずれがあるため抵抗 18と 20あるい は抵抗 38と 40を同じ抵抗値に設定しても信号振幅の減衰が若干生じる。 したがつ て、 閉ループ全体の利得を 1以上に設定するために、 抵抗 20の抵抗値を抵抗 18の 抵抗値よりも大きく、 あるいは抵抗 40の抵抗値を抵抗 38の抵抗値よりも大きくす る必要がある。  Since the actual operational amplifiers 12 and 32 deviate from the ideal, even if the resistors 18 and 20 or the resistors 38 and 40 are set to the same resistance value, the signal amplitude is slightly attenuated. Therefore, in order to set the gain of the entire closed loop to be 1 or more, the resistance value of the resistor 20 is larger than the resistance value of the resistor 18 or the resistance value of the resistor 40 is larger than the resistance value of the resistor 38. There is a need.
また、 この実施形態の発振器 1は、 オペアンプやキャパシタあるいは抵抗を組 み合わせて構成しており、 どの構成素子も半導体基板上に形成することができる ことから、 発振周波数を調整し得る発振器 1の全体を半導体基板上に形成して集 積回路とすることも容易である。  Also, the oscillator 1 of this embodiment is configured by combining an operational amplifier, a capacitor, or a resistor, and any of the constituent elements can be formed on a semiconductor substrate. It is easy to form an integrated circuit by forming the whole on a semiconductor substrate.
なお、 上述した第 1の実施形態の発振器 1では、 前段に移相回路 10 Cを、 後段 に移相回路 30 Cをそれぞれ配置したが、 これらの全体によつて入出力信号間の位 '相シフ ト量が 0 ° となればよいことから、 これらの前後を入れ換えて前段に移相 回路 30 Cを、 後段に移相回路 10 Cをそれぞれ配置して発振器を構成するようにし てもよい。  In the oscillator 1 of the first embodiment described above, the phase shift circuit 10C is arranged in the preceding stage and the phase shift circuit 30C is arranged in the subsequent stage, respectively. Since the shift amount only needs to be 0 °, the phase shift circuit 30C may be arranged at the front stage and the phase shift circuit 10C may be arranged at the rear stage, and the oscillator may be configured.
また、 上述した第 1の実施形態の発振器 1は、 2つの移相回路 10 Cおよび 30 C の全体により位相シフト量が 0 ° となって所定の発振動作を行なうようになって いる力 位相をシフ卜させない非反転回路を追加するようにしてもよい。  Further, the oscillator 1 of the first embodiment described above has a phase shift amount of 0 ° due to the entire two phase shift circuits 10 C and 30 C to perform a predetermined oscillating operation. A non-inverting circuit that does not shift may be added.
第 8図は、 第 1図に示した発振器 1に非反転回路 50を追加した発振器 1 Aの構 成を示す回路図である。 この非反転回路 50は、 反転入力端子が抵抗 54を介して接 地されているとともにこの反転入力端子と出力端子との間に抵抗 56が接続された オペアンプ 52を含んで ¾成されており、 2つの抵抗 54、 56の抵抗比によって定ま る所定の増幅度を有するバッファとして機能する。 このような構成を有する非反 転回路 50は、 入力信号の位相を変えずに出力しており、 この増幅度を調整するこ とにより発振器 1 Aのループゲインを 1以上に設定することが容易となる。 (第 2の実施形態) FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillator 1A in which a non-inverting circuit 50 is added to the oscillator 1 shown in FIG. The non-inverting circuit 50 includes an operational amplifier 52 having an inverting input terminal grounded via a resistor 54 and a resistor 56 connected between the inverting input terminal and the output terminal. It functions as a buffer having a predetermined amplification determined by the resistance ratio of the two resistors 54 and 56. The non-inverting circuit 50 having such a configuration outputs the input signal without changing the phase, and it is easy to set the loop gain of the oscillator 1 A to 1 or more by adjusting the amplification degree. Becomes (Second embodiment)
第 9図は、 この発明を適用した第 2の実施形態の発振器の構成を示す回路図で あって、 発振器 2は、 それぞれが入力信号の位相を所定量シフトさせることによ り所定の周波数において合計で 0 ° の位相シフトを行なう 2つの移相回路 10L、 30 Lと、 後段の移相回路 30 Lの出力を前段の移相回路 10Lの入力側に帰通させる 帰通抵抗 70とにより構成されている。  FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillator according to a second embodiment to which the present invention is applied. Each of the oscillators 2 shifts the phase of an input signal by a predetermined amount so that the oscillator 2 operates at a predetermined frequency. It consists of two phase shift circuits 10L and 30L that perform a total phase shift of 0 °, and a return resistor 70 that returns the output of the subsequent phase shift circuit 30L to the input side of the previous phase shift circuit 10L. Have been.
第 1 0図は、 第 9図に示した前段の移相回路 10Lの構成を抜き出して示した図 であり、 前段の移相回路 10 Lは、 差動入力増幅器の一種であるオペアンプ (演算 増幅器) 12と、 入力端子 22に入力された信号の位相を所定量シフ トさせてォペア ンプ 12の非反転入力端子に入力する可変抵抗 16およびインダクタ 17と、 入力端子 22とォペアンプ 12の反転入力端子との間に挿入された抵抗 18と、 ォペアンブ 12の 出力端子 24と反転入力端子との間に挿入された抵抗 20とにより構成されている。 このような構成を有する移相回路 10 Lにおいて、 所定の交流信号が入力端子 22 に入力されると、 オペアンプ 12の非反転入力端子には、 イングクタ 17の両端に現 れる電圧 V L1が印加される。  FIG. 10 is a diagram extracted from the configuration of the preceding-stage phase shift circuit 10L shown in FIG. 9, and the former-stage phase shift circuit 10L is an operational amplifier (operational amplifier) which is a type of differential input amplifier. 12, a variable resistor 16 and an inductor 17 for shifting the phase of the signal input to the input terminal 22 by a predetermined amount and inputting them to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 12, and the inverting input terminal of the input terminal 22 and the operational amplifier 12. And a resistor 20 inserted between the output terminal 24 of the operational amplifier 12 and the inverting input terminal. In the phase shift circuit 10 L having such a configuration, when a predetermined AC signal is input to the input terminal 22, the voltage V L1 appearing at both ends of the intagter 17 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 12. You.
また、 第 1 0図に示したオペアンプ 12の 2入力 (反転入力端子と非反転入力端 子) 間には電位差が生じないので、 オペアンプ 12の反転入力端子の電位と、 可変 抵抗 16とインダクタ 17の接铳点の電位とは等しくなる。 したがって、 抵抗 18の両 端には、 可変抵抗 16の両端に現れる電圧 VR3と同じ電圧 VR3が現れる。  Also, since there is no potential difference between the two inputs (inverting input terminal and non-inverting input terminal) of the operational amplifier 12 shown in FIG. 10, the potential of the inverting input terminal of the operational amplifier 12, the variable resistor 16 and the inductor 17 Is equal to the potential at the contact point of Therefore, the same voltage VR3 that appears at both ends of the resistor 18 appears at both ends of the variable resistor 16.
ここで、抵抗 18と抵抗 20の各抵抗値が等しい場台には、 これら 2つの抵抗 18、 20に同じ電流が流れるため、 抵抗 20の両端にも電圧 VR3が現れる。 しかも、 これ ら 2つの抵抗 18、 20の各両端に現れる電圧 VR3はべクトル的に同方向を有してお り、 オペアンプ 12の反転入力端子 (電圧 VL1) を基準にして考えると、 抵抗 18の 両端電圧 VR3をべクトル的に加算したものが入力電圧 E iに、 抵抗 20の電圧 VR3 をべク トル的に減算したものが出力電圧 Eoになる。  Here, when the resistance 18 and the resistance 20 have the same resistance value, the same current flows through these two resistances 18 and 20, so that the voltage VR3 appears at both ends of the resistance 20. Moreover, the voltage VR3 appearing at both ends of these two resistors 18 and 20 has the same direction in vector, and considering the inverting input terminal (voltage VL1) of the operational amplifier 12, the resistance 18 The output voltage Eo is the input voltage Ei obtained by adding the voltage VR3 between both ends in a vector manner to the input voltage Ei, and the output voltage Eo is obtained by subtracting the voltage VR3 of the resistor 20 in a vector manner.
第 1 1図は、 移相回路 10 Lの入出力電圧とイングクタ等に現れる電圧との関係 を示すべクトル図であり、 このべク トル図に示すように、 イングクタ 17の両端に 現れる電圧 Vいと可変抵抗 16の両端に現れる電圧 VR3とは互いに 9 0 ° 位相がず れており、 これらをベク トル的に加算したものが入力電圧 E iとなる。 したがつ て、 入力信号の振幅が一定で周波数のみが変化した場台には、 第 1 1図に示す半 円の円周に沿ってィンダクタ 17の両端電圧 VL1と可変抵抗 16の両端電圧 VR3とが 変化する。 FIG. 11 is a vector diagram showing the relationship between the input / output voltage of the phase shift circuit 10 L and the voltage appearing at the ingector and the like. As shown in this vector diagram, the voltage V appearing at both ends of the And the voltage VR3 appearing at both ends of the variable resistor 16 is 90 ° out of phase with each other, and the sum of these vectors is the input voltage Ei. According to When the amplitude of the input signal is constant and only the frequency changes, the voltage VL1 across the inductor 17 and the voltage VR3 across the variable resistor 16 change along the circumference of the semicircle shown in FIG. I do.
また、 電圧 VL1から電圧 VR3をべク トル的に減算したものが出力電圧 Eoとな る。 非反転入力端子に印加される電圧 VL1を基準に考えると、 入力電圧 E iと出 力電圧 E oとは電圧 VR3を合成する方向が異なるだけでありその絶対値は等しく なる。 したがって、 入出力電圧の大きさと位相の関係は、 入力電圧 E iおよび出 力電圧 E 0を斜辺とし、 電圧 V R3の 2倍を底辺とする二等辺三角形で表すことが でき、 出力信号の振幅は周波数に関係なく入力信号の振幅と同じであって、 位相 シフト量は第 1 1図に示す 03で表されることがわかる。  The output voltage Eo is the result of the vector subtraction of the voltage VR3 from the voltage VL1. Considering the voltage VL1 applied to the non-inverting input terminal, the input voltage Ei and the output voltage Eo differ only in the direction in which the voltage VR3 is synthesized, and their absolute values are equal. Therefore, the relationship between the magnitude and the phase of the input / output voltage can be represented by an isosceles triangle with the input voltage E i and the output voltage E 0 as the hypotenuse and the base as twice the voltage V R3, and the amplitude of the output signal Is the same as the amplitude of the input signal regardless of the frequency, and it can be seen that the amount of phase shift is represented by 03 shown in FIG.
また、 第 1 1図から明らかなように、 電圧 VL1と電圧 VR3とは円周上で直角に 交わるため、 理論的には入力電圧 E iと電圧 VUとの位相差は、 周波数 ωが 0か ら∞まで変化するに従って 9 0 ° から 0 ° まで変化する。 そして、 移相回路 10 L 全体の位相シフ ト量 03はその 2倍であり、 周波数に応じて 1 8 0 ° から 0。 ま で変化する。  Also, as is clear from FIG. 11, since the voltage VL1 and the voltage VR3 intersect at right angles on the circumference, theoretically, the phase difference between the input voltage Ei and the voltage VU is It changes from 90 ° to 0 ° as it changes from ∞ to ∞. Then, the phase shift amount 03 of the entire phase shift circuit 10 L is twice as large as that, and from 180 ° to 0 depending on the frequency. It changes up to.
次に、 上述した入出力電圧間の関係を定量的に検証する。  Next, the relationship between the input and output voltages described above is quantitatively verified.
入力電圧 E iを入力端子 22に印加したときに抵抗 18、 20を通つて入力端子 22か ら出力端子 24に向かって流れる電流を I、 抵抗 18と抵抗 20の各抵抗値が等しくそ の値を rとすると、 抵抗 18、 20のそれぞれの両端 圧は一 I · rとなる。  When the input voltage E i is applied to the input terminal 22, the current flowing from the input terminal 22 to the output terminal 24 through the resistors 18 and 20 through I is I, and the resistance values of the resistors 18 and 20 are equal. If r is r, the voltage across each of the resistors 18 and 20 is 1 I · r.
ところで、 上述したように第 1 0図に示したオペアンプ 12の 2入力間には電位 差が生じてはならないので、 オペアンプ 12の非反転入力端子に印加されるインダ クタ 17の両端電圧 VL1と出力電圧 Eoとの間には、  By the way, as described above, since there must be no potential difference between the two inputs of the operational amplifier 12 shown in FIG. 10, the voltage VL1 across the inductor 17 applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 12 and the output Between the voltage Eo
VLl = Eo- ( - I T )  VLl = Eo- (-I T)
= E o+ I · r  = E o + Ir
.·. Eo= -卜 r + V L1 …  . ·. Eo =-u r + V L1…
の関係がある。  There is a relationship.
また、 オペアンプ 12の 2入力間に電位差が生じないためには、 可変抵抗 16の両 端電圧 VR3と抵抗 18の両端電圧一 I · rを加算した値が 0とならなければならな いので、 VR3+ (- I -r) =0Also, in order to prevent a potential difference between the two inputs of the operational amplifier 12, the value obtained by adding the voltage VR3 across the variable resistor 16 and the voltage Ir across the resistor 18 must be 0. VR3 + (-I -r) = 0
.VR3= I - r ー(23) となる。 (22)式および (23)式から、  .VR3 = I-r-(23). From equations (22) and (23),
Eo=-VR3+VLl  Eo = -VR3 + VLl
=一 (VR3-VL1) 〜(24) となる。  = 1 (VR3-VL1)-(24).
また、 インダクタ 17と可変抵抗 16の各両端電圧 VL1、 VR3を加算したものが入 力端子 22に印加される電圧 Eiであるから、 これらの各電圧の間には、  Also, since the voltage Ei applied to the input terminal 22 is the sum of the voltages VL1 and VR3 across the inductor 17 and the variable resistor 16, the voltage between these voltages is:
Ei = VR3+VLl -(25) の関係がある。 (24)式および (25)式から、  Ei = VR3 + VLl-(25) From equations (24) and (25),
Eo VR3-VL1  Eo VR3-VL1
Ei VR3+VL1 … R- c VR3-VL1 L s „  Ei VR3 + VL1… R- c VR3-VL1 L s „
Eo= vmvu El= -"Γ E: Eo = vmvu El = -"Γ E:
R+ L7
Figure imgf000023_0001
R + L7
Figure imgf000023_0001
一 Ei -(26)  Ei-(26)
1 +T s となる。 ここで、 Lはインダクタ 17のインダクタンス、 Rは可変抵抗 16の抵抗値 を表しており、 インダクタ Πと可変抵抗 16からなる LR回路の時定数を、 第 2図 に示した移相回路 10Cの場合と同様に T (=L/R) とした。  1 + T s. Here, L represents the inductance of the inductor 17, R represents the resistance of the variable resistor 16, and the time constant of the LR circuit composed of the inductor Π and the variable resistor 16 is calculated using the phase shift circuit 10C shown in Fig. 2. T (= L / R) as in.
この(26)式の計算結果は第 1の実施形態で示した(5)式の計算桔果と同じであ り、 この実施形態の移相回路 10Lは、 第 2図に構成を示した移相回路 10Cと同じ 入出力電圧間の関係を有していることがわかる。 したがって、 移相回路 10Lは、 入出力信号間の位相がどのように回転しても、 その出力信号の振幅は一定となる また、 出力電圧 Eoの入力電圧に対する位相シフト量 03は上述した(8)式で表 された 01がそのまま適用され、 例えば ωがほぼ 1ZT ( = R/L) となるよう な周波数における位相シフ ト量はほぼ 90° となる。 しかも、 可変抵抗 16の抵抗 値 Rを可変することにより、 位相シフ ト量がほぼ 90° となる周波数 ωを変化さ せることができる。 The calculation result of equation (26) is the same as the calculation result of equation (5) shown in the first embodiment, and the phase shift circuit 10L of this embodiment has the structure shown in FIG. It can be seen that the input / output voltage has the same relationship as the phase circuit 10C. Therefore, in the phase shift circuit 10L, the amplitude of the output signal is constant regardless of the phase between the input and output signals, and the phase shift amount 03 of the output voltage Eo with respect to the input voltage is as described above (8 ) Is applied as it is. For example, the phase shift amount at a frequency where ω is approximately 1ZT (= R / L) is approximately 90 °. Moreover, by varying the resistance value R of the variable resistor 16, the frequency ω at which the phase shift amount becomes almost 90 ° is changed. Can be made.
第 1 2図は、 第 9図に示した後段の移相回路 30 Lの構成を抜き出して示した図 であり、 後段の移相回路 30 Lは、 差動入力増幅器の一種であるオペアンプ 32と、 入力端子 42に入力された信号の位相を所定量シフ卜させてオペアンプ 32の非反転 入力端子に入力するィンダクタ 37および可変抵抗 36と、 入力端子 42とオペアンプ 32の反転入力端子との間に挿入された抵抗 38と、 ォペアンプ 32の出力端子 44と反 転入力端子との間に挿入された抵抗 40とにより構成されている。  FIG. 12 is a diagram extracted from the configuration of the phase shift circuit 30 L of the subsequent stage shown in FIG. 9, and the phase shift circuit 30 L of the latter stage is composed of an operational amplifier 32, which is a kind of differential input amplifier, and an operational amplifier 32. , The phase of the signal input to the input terminal 42 is shifted by a predetermined amount, and the inductor 37 and the variable resistor 36 input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 32 and the input terminal 42 and the inverting input terminal of the operational amplifier 32. It is composed of a resistor 38 inserted and a resistor 40 inserted between the output terminal 44 of the operational amplifier 32 and the inverting input terminal.
このような構成を有する移相回路 30 Lにおいて、 所定の交流信号が入力端子 42 に入力されると、 オペアンプ 32の非反転入力端子には、 可変抵抗 36の両端に現れ る電圧 V R4が印加される。  In the phase shift circuit 30L having such a configuration, when a predetermined AC signal is input to the input terminal 42, the voltage V R4 appearing at both ends of the variable resistor 36 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 32. Is done.
また、 第 1 2図に示したオペアンプ 32の 2入力 (反転入力端子と非反転入力端 子) 間には電位差が生じないので、 オペアンプ 32の反転入力端子の電位と、 イン ダクタ 37と可変抵抗 36の接続点の電位とは等しくなる。 したがって、 抵抗 38の両 端には、 ィンダクタ 37の両端に現れる電圧 V L2と同じ電圧 V L2が現れる。  Also, since there is no potential difference between the two inputs (inverting input terminal and non-inverting input terminal) of the operational amplifier 32 shown in FIG. 12, the potential of the inverting input terminal of the operational amplifier 32, the inductor 37 and the variable resistor It becomes equal to the potential of the connection point of 36. Therefore, at both ends of the resistor 38, the same voltage V L2 appears at both ends of the inductor 37.
ここで、 抵抗 38と抵抗 40の各抵抗値が等しい場台には、 これら 2つの抵抗 38、 40に同じ電流が流れるため、 抵抗 40の両端にも電圧 V L2が現れる。 しかも、 これ ら 2つの抵抗 38、 40の各両端に現れる電圧 V L2はべク トル的に同方向を向いてお り、 オペアンプ 32の反転入力端子 (電圧 VR4) を基準にして考えると、 抵抗 38の 両端電圧 V L2をべクトル的に加算したものが入力電圧 E iに、 抵抗 40の両端電圧 L 2をべクトル的に減算したものが出力電圧 E oになる。  Here, if the resistances of the resistor 38 and the resistor 40 are equal, the same current flows through the two resistors 38 and 40, so that the voltage V L2 appears at both ends of the resistor 40. Moreover, the voltage V L2 appearing at each end of these two resistors 38 and 40 is vector-wise oriented in the same direction. Considering the inverting input terminal (voltage VR4) of the operational amplifier 32, The sum of the voltage V L2 at both ends of the resistor 38 in a vector manner is the input voltage E i, and the sum of the voltage L 2 across the resistor 40 in a vector manner is the output voltage E o.
第 1 3図は、 後段の移相回路 30 Lの入出力電圧とインダクタ等に現れる電圧と の関係を示すベクトル図である。  FIG. 13 is a vector diagram showing a relationship between an input / output voltage of the subsequent phase shift circuit 30L and a voltage appearing in an inductor or the like.
このべクトル図に示すように、 可変抵抗 36の両端に現れる電圧 V R4とインダク 夕 37の両端に現れる電圧 V L2とは互いに 9 0 ° 位相がずれており、 これらをべク トル的に加算したものが入力電圧 E iとなる。 したがって、 入力信号の振幅が一 定で周波数のみが変化した塌台には、 第 1 3図に示す半円の円周に沿って可変抵 抗 36の両端電圧 V R4とイングクタ 37の両端電圧 V L2とが変化する。  As shown in this vector diagram, the voltage V R4 appearing at both ends of the variable resistor 36 and the voltage V L2 appearing at both ends of the inductor 37 are 90 ° out of phase with each other. The result is the input voltage E i. Therefore, the input signal amplitude is constant and only the frequency is changed. The voltage V R4 across the variable resistor 36 and the voltage V V across the variable resistor 37 along the circumference of the semicircle shown in FIG. L2 changes.
また、 上述したように電圧 V R4から電圧 V L2をべクトル的に減算したものが出 力電圧 E oとなる。 非反転入力端子に印加される電圧 V R4を基準に考えると、 入 力電圧 E iと出力電圧 Eoとは電圧 VL2を合成する方向が異なるだけでありその絶 対値は等しくなる。 したがって、 入出力電圧の大きさと位相の関係は、 入力電圧 Eiおよび出力電圧 Eoを斜辺とし、 電圧 VL2の 2倍を底辺とする二等辺三角形で 表すことができ、 出力信号の振幅は周波数に関係なく入力信号の振幅と同じであ つて、 位相シフト量は第 13図に示す 04で表されることがわかる。 As described above, the output voltage Eo is obtained by vectorically subtracting the voltage VL2 from the voltage VR4. Considering the voltage V R4 applied to the non-inverting input terminal, The output voltage Eo and the output voltage Eo differ only in the direction in which the voltage VL2 is synthesized, and their absolute values are equal. Therefore, the relationship between the magnitude and the phase of the input / output voltage can be represented by an isosceles triangle with the input voltage Ei and the output voltage Eo as hypotenuses and the base at twice the voltage VL2, and the amplitude of the output signal is related to the frequency. It can be seen that the amplitude is the same as the amplitude of the input signal, and the phase shift amount is represented by 04 shown in FIG.
また、 第 13図から明らかなように、 電圧 VR4と電圧 VL2とは円周上で直角に 交わるため、 理論的には入力電圧 Eiと電圧 VR4との位相差は、 周波数 ωが 0か ら∞まで変化するに従って 0° から 90° まで変化する。 そして、 移相回路 30L 全体のシフ ト量 04はその 2倍であり、 周波数に応じて 0° から 180° まで変 化する。  Further, as is apparent from FIG. 13, since the voltage VR4 and the voltage VL2 intersect at right angles on the circumference, the phase difference between the input voltage Ei and the voltage VR4 is theoretically It changes from 0 ° to 90 ° as it changes to. Then, the shift amount 04 of the entire phase shift circuit 30L is twice that, and changes from 0 ° to 180 ° according to the frequency.
次に、 上述した入出力電圧間の関係を定量的に検証する。  Next, the relationship between the input and output voltages described above is quantitatively verified.
前段の移相回路 10Lの場合と同様に、 電圧 E iを入力端子 42に印加したときに 抵抗 38、 40を通って入力端子 42から出力端子 44に向かって流れる電流を I、 抵抗 38と抵抗 40の各抵抗値が等しくその値を「とすると、 抵抗 38、 40のそれぞれの両 端電圧は一 I · rとなる。  As in the case of the preceding phase shift circuit 10L, when the voltage E i is applied to the input terminal 42, the current flowing from the input terminal 42 to the output terminal 44 through the resistors 38 and 40 is I, the resistance 38 and the resistance Assuming that the resistance values of the resistors 40 are equal and the value is “, the voltage at both ends of the resistors 38 and 40 is 1 Ir.
第 12図に示したォペアンプ 32の 2入力間には電位差が生じてはならないので、 オペアンプ 32の非反転入力端子に印加される可変抵抗 36の両端電圧 VR4と出力電 圧 Eoとの間には、  Since there must be no potential difference between the two inputs of the operational amplifier 32 shown in FIG. 12, the voltage between the voltage VR4 across the variable resistor 36 applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 32 and the output voltage Eo is ,
VR4=Eo- (- 1 -r)  VR4 = Eo- (-1 -r)
= Eo+ I · r = Eo + Ir
.Eo=VR4- I - r (27)  .Eo = VR4- I-r (27)
の関係がある。  There is a relationship.
また、 オペアンプ 32の 2入力間に電位差が生じないためには、 インダクタ 37の 両端電圧 VL2と抵抗 38の両端電圧一 I · rを加算した値が 0とならなければなら ないので、  Also, in order for a potential difference not to occur between the two inputs of the operational amplifier 32, the value obtained by adding the voltage VL2 across the inductor 37 and the voltage Ir across the resistor 38 must be 0.
VL2+ (- 1 -r) =0 VL2 + (-1 -r) = 0
.VL2= l *r …  .VL2 = l * r…
となる。 (27)式および (28)式から、  Becomes From equations (27) and (28),
Eo=VR4— VL2 (29) となる。 Eo = VR4—VL2 (29) Becomes
また、 可変抵抗 36とインダクタ 37の各両端電圧 VR4、 VL2を加算したものが入 力端子 42に印加される電圧 Eiであるから、 これらの各電圧の間には、  The voltage Ei applied to the input terminal 42 is the sum of the voltages VR4 and VL2 at both ends of the variable resistor 36 and the inductor 37.
Ei = VR4+VL2 —(30) の関係がある。 (29)式および (30)式から、  Ei = VR4 + VL2-There is a relation of (30). From equations (29) and (30),
Eo VR4-VL2  Eo VR4-VL2
Ei VR4+VL2  Ei VR4 + VL2
„ VR4-VL2 R-L s …  „VR4-VL2 R-L s…
•·ΕΘ= VR4 + VL2 EL= R I EL ΕΘ = VR4 + VL2 EL = RI EL
1 s 1 s
R Ei= Ei ...(31) R Ei = Ei ... (31)
" 1+Ts  "1 + Ts
1 + R S 1 + R S
となる。 ここで、 Lはインダクタ 37のイングクタンス、 Rは可変抵抗 36の抵抗値 を表しており、 イングクタ 37と可変抵抗 36からなる LR回路の時定数を、 前段の 移相回路 10Lの場合と同様に T (=L/R) とした。  Becomes Here, L represents the inductance of the inductor 37, and R represents the resistance value of the variable resistor 36, and the time constant of the LR circuit composed of the intagta 37 and the variable resistor 36 is calculated in the same manner as in the preceding phase shift circuit 10L. T (= L / R).
この(31)式の計算結果は第 1の実施形態で示した(13)式の計算結果と同じであ り、 この実施形態の移相回路 30 Lは、 第 1の実施形態の移相回路 30Cと同じ入出 力電圧間の関係を有していることがわかる。 したがって、 移相回路 30Lは、 入出 力信号の位相がどのように回転しても、 その出力信号の振幅は一定となる。  The calculation result of the equation (31) is the same as the calculation result of the equation (13) shown in the first embodiment. The phase shift circuit 30 L of this embodiment is different from the phase shift circuit of the first embodiment. It can be seen that there is the same input-output voltage relationship as 30C. Therefore, no matter how the phase of the input / output signal rotates, the amplitude of the output signal of the phase shift circuit 30L is constant.
また、 出力電圧 Eoの入力電圧に対する位相シフト量 4は上述した(15)式で表 された 02がそのまま適用され、 例えば ωがほぼ 1ZT (=R/L) となるよう な周波数における位相シフ ト量はほぼ 90° となる。 しかも、 可変抵抗 36の抵抗 値 Rを可変することにより、 位相シフ ト量がほぼ 90° となる周波数 ωを変化さ せることができる。  For the phase shift amount 4 of the output voltage Eo with respect to the input voltage, 02 expressed in the above equation (15) is applied as it is. For example, the phase shift amount at a frequency such that ω becomes approximately 1ZT (= R / L) is obtained. The amount will be almost 90 °. Moreover, by varying the resistance value R of the variable resistor 36, the frequency ω at which the phase shift amount becomes approximately 90 ° can be changed.
このようにして、 2つの移相回路 10L、 30Lのそれぞれにおいて位相が所定量 シフ卜される。 しかも、 第 11図および第 13図に示すように、 各移相回路 10L、 30Lにおける入出力電圧の相対的な位相関係は反対方向であって、 所定の周波数 において 2つの移相回路 10L、 30Lの全体により位相シフ ト量が 0° となる信号 が出力される。 また、 後段の移相回路 30 Lの出力は、 帰通抵抗 70を介して前段の移相回路 10 L の入力側に帰還されており、 この帰還された信号が移相回路 10Lの入力端子 (第 1 0図に示した入力端子 22) に入力される。 この実施形態の発振器 2は、 このよ うな帰通ループが形成されており、 ループゲインを 1以上に設定することにより、 閉ループを一巡したときに位相シフト量が 0 ° となるような周波数で正弦波発振 が行なわれる。 Thus, the phase is shifted by a predetermined amount in each of the two phase shift circuits 10L and 30L. Moreover, as shown in FIGS. 11 and 13, the relative phase relationship between the input and output voltages in each of the phase shift circuits 10L and 30L is in the opposite direction, and the two phase shift circuits 10L and 30L at a predetermined frequency. As a result, a signal with a phase shift of 0 ° is output. The output of the subsequent phase shift circuit 30 L is fed back to the input side of the previous phase shift circuit 10 L via the return resistor 70, and this feedback signal is input to the input terminal ( It is input to the input terminal 22) shown in FIG. In the oscillator 2 of this embodiment, such a return loop is formed, and by setting the loop gain to 1 or more, a sine wave is generated at a frequency such that the phase shift amount becomes 0 ° when the loop goes through the closed loop. Wave oscillation occurs.
ところで、 上述した 2つの移相回路 10L、 30 Lを含む第 2の実施形態の発振器 2は、 その全体を伝達関数 K1を有する回路に置き換えると、 第 1の実施形態の 場台と同様に、 第 6図に示す回路図で表すことができる。 したがって、 ミラーの 定理によって変換することにより第 7図に示す回路図で表すことができ、 変換後 の回路の入力シャント抵抗 Rsは(16)式で表すことができる。  By the way, the oscillator 2 of the second embodiment including the above-described two phase shift circuits 10L and 30L can be replaced by a circuit having a transfer function K1, as in the case of the first embodiment. This can be represented by the circuit diagram shown in FIG. Therefore, by performing conversion using the Miller's theorem, the circuit can be represented by the circuit diagram shown in FIG. 7, and the input shunt resistance Rs of the circuit after the conversion can be represented by equation (16).
また、 (26)式および (31)式から明らかなように、 この実施形態の 2つの移相回 路 10L、 30 Lの各伝達関数は、 第 1の実施形態の 2つの移相回路 10 C、 30Cの各 伝達関数と同じであり、 2つの移相回路 10L、 30Lを接続した場台の全体の伝達 関数 K 1は(19)式に示したものをそのまま適用することができる。 したがって、 2つの移相回路 10L、 30Lを接続した全体の入出力間では、 w l / TCT ! T z) のときに位相差が 0 ° となって、 発振電圧条件と周波数条件を同時に満たすこと になる。  Further, as is apparent from the equations (26) and (31), the transfer functions of the two phase shift circuits 10L and 30L of this embodiment are respectively equivalent to the two phase shift circuits 10C of the first embodiment. , And 30C, and the transfer function K1 of the whole stage where the two phase shift circuits 10L and 30L are connected can be applied as it is to the equation (19). Therefore, the phase difference between the entire input and output connected to the two phase shift circuits 10L and 30L is 0 ° at wl / TCT! Tz), which satisfies the oscillation voltage condition and the frequency condition at the same time. Become.
このように、 移相回路 10 L、 30Lを組み台わせることにより、 閉ループを一巡 する信号の位相シフト量をある周波数において 0 ° とすることができ、 このとき のループゲインを 1以上に設定することにより正弦波発振が持铳される。 また、 位相シフト量が 0 ° となる周波数は、 各移相回路 10L、 30L内の可変抵抗 16ある いは 36の抵抗値を変えることにより変化させることができるため、 容易に周波数 可変型の発振器を実現することができる。 しかも、 この実施形態の発振器 2の発 振周波数 ωは、 例えば 2つの移相回路 10 L、 30 L内の L R回路の時定数が同じで あるとすると 1 ZT - RZ Lとなるため、 抵抗値 Rを変えることにより大幅に変 化させることができる。  In this way, by combining the phase shift circuits 10L and 30L, the phase shift amount of a signal that makes a round of the closed loop can be set to 0 ° at a certain frequency, and the loop gain at this time is set to 1 or more. As a result, sine wave oscillation is maintained. Also, the frequency at which the phase shift amount becomes 0 ° can be changed by changing the resistance value of the variable resistor 16 or 36 in each of the phase shift circuits 10L and 30L. Can be realized. In addition, the oscillation frequency ω of the oscillator 2 of this embodiment becomes 1 ZT−RZL when the time constants of the LR circuits in the two phase shift circuits 10 L and 30 L are the same, for example, By changing R, it can be greatly changed.
また、 インダクタ 17、 37は、 写真触刻法等により渦巻き形状の導体を形成する ことによって半導体基板上へ形成することが可能となるが、 このようなインダク タ 17、 37を用いることにより、 それ以外の構成部品 (オペアンプや抵抗等) とと もに発振器 2の全体を半導体基板上に形成して集積回路とすることも容易である c 特に、 集積回路として発振器 2を形成した場合には、 インダクタ 17、 37のインダ クタンスを小さくして周波数 ω ( = R/ L ) を高くすることが容易であり、 発振 周波数の高周波化に適している。 Further, the inductors 17 and 37 can be formed on a semiconductor substrate by forming a spiral conductor by a photolithography method or the like. The use of the oscillators 17 and 37 makes it easy to form the entire oscillator 2 together with other components (such as an operational amplifier and a resistor) on a semiconductor substrate to form an integrated circuit. When the oscillator 2 is formed as above, it is easy to increase the frequency ω (= R / L) by reducing the inductance of the inductors 17 and 37, which is suitable for increasing the oscillation frequency.
なお、 上述した第 2の実施形態の発振器 2では、 前段に移相回路 10 Lを、 後段 に移相回路 30 Lをそれぞれ配置したが、 これらの全体によつて入出力信号間の位 相シフト量が 0 ° となればよいことから、 これらの前後を入れ換えて前段に移相 回路 30 Lを、 後段に移相回路 10 Lをそれぞれ配置して発振器を構成するようにし てもよい。  In the oscillator 2 according to the second embodiment described above, the phase shift circuit 10L is arranged in the preceding stage and the phase shift circuit 30L is arranged in the subsequent stage, respectively. Since the amount only needs to be 0 °, the oscillator may be configured such that the phase shift circuit 30L is arranged at the front stage and the phase shift circuit 10L is arranged at the rear stage, with the order before and after these being interchanged.
また、 上述した第 2の実施形態の発振器 2は、 2つの移相回路 10 L、 30 Lの全 体により位相シフト量が 0 ° となって所定の発振動作を行なうようになっており、 第 1 4図に示すように位相をシフ卜させない非反転回路 50を追加して発振器 2 A を構成するようにしてもよい。  In the oscillator 2 of the second embodiment described above, the phase shift amount is set to 0 ° by the entirety of the two phase shift circuits 10L and 30L to perform a predetermined oscillation operation. As shown in FIG. 14, a non-inverting circuit 50 that does not shift the phase may be added to configure the oscillator 2A.
(第 3の実施形態) (Third embodiment)
第 1 5図は、 第 3の実施形態の発振器の構成を示す回路図であって、 発振器 3 は、 それぞれが入力信号の位相を所定量シフトさせることにより所定の周波数に おいて台計で 0 ° の位相シフ トを行なう 2つの移相回路 10 Cおよび 30 Lと、 後段 の移相回路 30Lの出力を前段の移相回路 10 Cの入力側に帰還させる帰還抵抗 70と により構成されている。  FIG. 15 is a circuit diagram showing the configuration of the oscillator according to the third embodiment. In each of the oscillators 3, the phase of the input signal is shifted by a predetermined amount so that the oscillator 3 has a total of 0 at a predetermined frequency. ° phase shift circuits 10 C and 30 L for performing a phase shift of 90 °, and a feedback resistor 70 that feeds back the output of the subsequent phase shift circuit 30 L to the input side of the preceding phase shift circuit 10 C. .
上述した第 1および第 2の実施形態にお t、て説明したように、 第 3の実施形態 の発振器 3に含まれる 2つの移相回路 10C、 30 Lのそ」れぞれによって位相が所定 量シフ トされる。 しかも、 第 3図および第 1 3図に示すように、 各移相回 ί各 10 C、 30 Lにおける入出力電圧の相対的な位相関係は反対であつて、 ある周波数におい て 2つの移相回路 10 C、 30 Lの全体により位相シフ ト量が 0 ° の信号が出力され る。  As described in the first and second embodiments described above, the phase is determined by each of the two phase shift circuits 10C and 30L included in the oscillator 3 of the third embodiment. The amount is shifted. Moreover, as shown in FIGS. 3 and 13, the relative phase relationship between the input and output voltages at each phase shift circuit and each of 10 C and 30 L is opposite, and two phase shifts at a certain frequency. A signal having a phase shift amount of 0 ° is output by the entire circuit 10C and 30L.
また、 後段の移相回路 30 Lの出力は、 帰通抵抗 70を介して前段の移相回路 10 C の入力側に帰 «されており、 この帰還された信号が移相回路 10 Cの入力端子 (第 2図に示した入力端子 22) に入力される。 この実施形態の発振器 3は、 このよう な帰還ループが形成されており、 ループゲインを 1以上に設定することにより、 閉ループを一巡したときに位相シフト量が 0。 となるような周波数で正弦波発振 が行なわれる。 The output of the subsequent phase shift circuit 30 L is returned to the input side of the previous phase shift circuit 10 C via the return resistor 70, and the returned signal is input to the phase shift circuit 10 C. Terminal (No. 2 Input to the input terminal 22) shown in the figure. In the oscillator 3 of this embodiment, such a feedback loop is formed, and by setting the loop gain to 1 or more, the amount of phase shift is 0 when the loop goes through the closed loop. Sine wave oscillation is performed at a frequency such that
ところで、 上述した 2つの移相回路 10 C、 30 Lを含む第 3の実施形態の発振器 3は、 その全体を伝達関数 K 1を有する回路に置き換えると、 第 1の実施形態の 場合と同様に、 第 6図に示す回路図で表すことができる。 したがって、 ミラーの 定理によつて変換することにより第 7図に示す回路図で表すことができ、 変換後 の回路の入力シャント抵抗 Rsは(16)式で表すことができる。  By the way, the oscillator 3 of the third embodiment including the above-described two phase shift circuits 10 C and 30 L can be replaced by a circuit having a transfer function K 1 as in the case of the first embodiment. It can be represented by the circuit diagram shown in FIG. Therefore, the conversion by the Miller's theorem can be represented by the circuit diagram shown in FIG. 7, and the input shunt resistance Rs of the circuit after the conversion can be represented by equation (16).
また、 (31)式から明らかなように、 この実施形態の後段の移相回路 30 Lの伝達 関数は、 第 1の実施形態の後段の移相回路 30 Cの各伝達関数と同じであり、 2つ の移相回路 10 C、 30 Lを接続した場台の全体の伝達関数 K 1は(19)式に示したも のをそのまま適用することができる。 したがって、 2つの移相回路 10C、 30 Lを 接続した全体の入出力間では、
Figure imgf000029_0001
° となつ て、 発振電圧条件と周波数条件を同時に满たすことになる。
Also, as is apparent from the equation (31), the transfer function of the phase shift circuit 30L at the subsequent stage of this embodiment is the same as each transfer function of the phase shift circuit 30C at the latter stage of the first embodiment. As the overall transfer function K1 of the platform connecting the two phase shift circuits 10C and 30L, the one shown in equation (19) can be applied as it is. Therefore, between the entire input and output connecting the two phase shift circuits 10C and 30L,
Figure imgf000029_0001
As a result, the oscillation voltage condition and the frequency condition are satisfied at the same time.
このように、 2つの移相回路 10C、 30 Lを組み台わせることにより、 閉ループ を一巡する信号の位相シフト量をある周波数において 0。 とすることができ、 こ のときのループゲインを 1以上に設定することにより正弦波発振が持铳される。 また、 位相シフト量が 0 ° となる周波数は、 各移相回路 10 C、 30 L内の可変抵抗 16あるいは 36の抵抗値を変えることにより変化させることができるため、 容易に 周波数可変型の発振器を実現することができる。  In this way, by combining the two phase shift circuits 10C and 30L, the amount of phase shift of the signal that makes a round of the closed loop is zero at a certain frequency. By setting the loop gain at this time to 1 or more, sine wave oscillation is maintained. Further, the frequency at which the phase shift amount becomes 0 ° can be changed by changing the resistance value of the variable resistor 16 or 36 in each of the phase shift circuits 10 C and 30 L. Can be realized.
また、 第 2の実施形態で説明したように、 インダクタ 37は、 写真触刻法等によ り渦巻き形状の導体を形成することによつて半導体基板上へ形成することが可能 となるが、 このようなインダクタ 37を用いることにより、 それ以外の榱成部品 (ォ ペアンプゃ抵抗等) とともに発振器 3の全体を半導体基板上に形成して集積回路 とすることも容易である。  Further, as described in the second embodiment, the inductor 37 can be formed on the semiconductor substrate by forming a spiral conductor by a photolithography method or the like. By using such an inductor 37, it is easy to form an integrated circuit by forming the entire oscillator 3 on a semiconductor substrate together with other components (such as an operational amplifier and a resistor).
また、 前段の移相回路 10 Cの C R回路の時定数 Tは C Rであり、 後段の移相回 路 30Lの L R回路の時定数 Tは L ZRであって、 それぞれにおいて抵抗値 Rが分 子と分母に分かれるため、 例えば半導体基板上に発振器 3の全体を形成するとと もに各可変抵抗 16、 36を F E Tで形成したような場合には、 各可変抵抗の抵抗値 の温度変化に対する発振周波数の変動を抑制する、 いわゆる温度補僂が可能となThe time constant T of the CR circuit of the preceding phase shift circuit 10C is CR, and the time constant T of the LR circuit of the subsequent phase shift circuit 30L is LZR. And the denominator, for example, to form the entire oscillator 3 on a semiconductor substrate In the case where the variable resistors 16 and 36 are formed by FETs in particular, it is possible to suppress the fluctuation of the oscillation frequency due to the temperature change of the resistance value of each variable resistor, so-called temperature compensation.
'る。 'Ru.
なお、 この実施形態の発振器 3では、 前段に移相回路 10Cを、 後段に移相回路 30 Lをそれぞれ配置したが、 これらの全体によつて入出力信号間の位相シフト量 が 0 ° となればよいことから、 これらの前後を入れ換えて前段に移相回路 30 Lを、 後段に移相回路 10 Cをそれぞれ配置して発振器を構成するようにしてもよい。 ま た、 第 8図あるいは第 1 4図に示すように、 入力信号の位相をシフトせずに出力 する非反転回路 50を移相回路 30 Lの出力側に接続してもよい。  In the oscillator 3 of this embodiment, the phase shift circuit 10C is arranged in the preceding stage, and the phase shift circuit 30L is arranged in the subsequent stage. For this reason, the oscillator may be configured by exchanging the order before and after, by arranging the phase shift circuit 30L in the preceding stage and the phase shifting circuit 10C in the subsequent stage. Further, as shown in FIG. 8 or FIG. 14, a non-inverting circuit 50 that outputs the input signal without shifting the phase may be connected to the output side of the phase shift circuit 30L.
(第 4の実施形態) (Fourth embodiment)
第 1 6図は、 第 4の実施形態の発振器の構成を示す回路図であって、 発振器 4 は、 それぞれが入力信号の位相を所定量シフトさせることにより所定の周波数に おいて合計で 0 ° の位相シフ トを行なう 2つの移相回路 10 L、 30Cと、 後段の移 相回路 30 Cの出力を前段の移相回路 10 Lの入力側に帰還させる帰還抵抗 70とによ り構成されている。  FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillator according to a fourth embodiment. Each of the oscillators 4 shifts the phase of an input signal by a predetermined amount to obtain a total of 0 ° at a predetermined frequency. It is composed of two phase shift circuits 10 L and 30 C that perform the phase shift of the phase shift circuit, and a feedback resistor 70 that feeds back the output of the subsequent phase shift circuit 30 C to the input side of the previous phase shift circuit 10 L. I have.
上述した第 1および第 2の実施形態にお t、て説明したように、 第 4の実施形態 の発振器 4に含まれる 2つの移相回路 10 L、 30Cのそれぞれによって位相が所定 量シフトされる。 し力、も、 第 1 1図および第 5図に示すように、 各移相回路 10L、 30 Cにおける入出力電圧の相対的な位相関係は反対であって、 ある周波数におい て 2つの移相回路 10 L、 30Cの全体により位相シフト量が 0 ° の信号が出力され る。  As described in the first and second embodiments described above, the phase is shifted by a predetermined amount by each of the two phase shift circuits 10 L and 30 C included in the oscillator 4 of the fourth embodiment. . As shown in FIG. 11 and FIG. 5, the relative phase relationship between the input and output voltages in each of the phase shift circuits 10L and 30C is opposite, and two phase shifts at a certain frequency. A signal having a phase shift amount of 0 ° is output by the entire circuits 10L and 30C.
また、 後段の移相回路 30 Cの出力は、 帰還抵抗 70を介して前段の移相回路 10 L の入力側に帰 Sされており、 この帰還された信号が移相回路 10 Lの入力端子 (第 1 0図に示した入力端子 22) に入力される。 この実施形態の発振器 4は、 このよ うな帰還ループが形成されており、 ループゲインを 1以上に設定することにより、 閉ループを一巡したときに位相シフト量が 0 ° となるような周波数で正弦波発振 が行なわれる。  The output of the subsequent phase shift circuit 30 C is returned to the input side of the previous phase shift circuit 10 L via the feedback resistor 70, and this feedback signal is input to the input terminal of the phase shift circuit 10 L. (Input terminal 22 shown in FIG. 10). In the oscillator 4 of the present embodiment, such a feedback loop is formed, and by setting the loop gain to 1 or more, the sine wave at a frequency such that the phase shift amount becomes 0 ° when making a round of the closed loop. Oscillation is performed.
ところで、 上述した 2つの移相回路 10 L、 30 Cを含む第 4の実施形態の発振器 4は、 その全体を伝達関数 Klを有する回路に置き換えると、 第 1の実施形態の 場台と同様に、 第 6図に示す回路図で表すことができる。 したがって、 ミラーの 定理によつて変換することにより第 7図に示す回路図で表すことができ、 変換後 の回路の入力シャント抵抗 Rsは(16)式で表すことができる。 By the way, the oscillator of the fourth embodiment including the two phase shift circuits 10 L and 30 C described above 4 can be represented by a circuit diagram shown in FIG. 6 when the whole is replaced with a circuit having a transfer function Kl, similarly to the platform of the first embodiment. Therefore, the conversion by the Miller's theorem can be represented by the circuit diagram shown in FIG. 7, and the input shunt resistance Rs of the circuit after the conversion can be represented by equation (16).
また、 (26)式から明らかなように、 この実施形態の前段の移相回路 10 Lの伝達 関数は、 第 1の実施形態の前段の移相回路 10Cの各伝達関数と同じであり、 2つ の移相回路 10L、 30Cを接続した場台の全体の伝達関数 Klは(19)式に示したも のをそのまま適用することができる。 したがって、 2つの移相回路 10L、 30Cを 接铳した全体の入出力間では、 ω = 1 Ζ·^(Τ , Τ 2)のときに位相差が 0 ° となつ て、 発振電圧条件と周波数条件を同時に満たすことになる。 Further, as is apparent from the equation (26), the transfer function of the preceding-stage phase shift circuit 10L of this embodiment is the same as each transfer function of the preceding-stage phase shift circuit 10C of the first embodiment. The total transfer function Kl of the platform connected with one of the phase shift circuits 10L and 30C can be applied as is as shown in equation (19). Therefore, when ω = 1 Ζ · ^ (Τ, Τ 2 ), the phase difference between the entire input and output connected to the two phase shift circuits 10L and 30C is 0 °, and the oscillation voltage condition and frequency The conditions will be met at the same time.
このように、 2つの移相回路 10 L、 30Cを組み台わせることにより、 閉ループ を一巡する信号の位相シフ ト量をある周波数において 0 ° とすることができ、 こ のときのループゲインを 1以上に設定することにより正弦波発振が持続される。 . また、 位相シフト量が 0 ° となる周波数は、 各移相回路 10L、 30C内の可変抵抗 16ある t、は 36の抵抗値を変えることにより変化させることができるため、 容易に 周波数可変型の発振器を実現することができる。  In this way, by combining the two phase shift circuits 10 L and 30 C, the phase shift amount of a signal that goes around the closed loop can be set to 0 ° at a certain frequency, and the loop gain at this time can be reduced. Sine wave oscillation is maintained by setting it to 1 or more. In addition, the frequency at which the phase shift amount is 0 ° can be changed by changing the resistance value of the variable resistor 16 in each phase shift circuit 10L and 30C. Oscillator can be realized.
また、 第 2の実施形態で説明したように、 インダクタ 17は、 写真触刻法等によ り渦巻き形状の導体を形成することによって半導体基板上へ形成することが可能 となるが、 このようなインダクタ 17を用いることにより、 それ以外の構成部品 (ォ ペアンプゃ抵抗等) とともに発振器 4の全体を半導体基板上に形成して集積回路 とすることも容易である。  As described in the second embodiment, the inductor 17 can be formed on a semiconductor substrate by forming a spiral conductor by a photolithography method or the like. By using the inductor 17, it is easy to form an integrated circuit by forming the entire oscillator 4 on a semiconductor substrate together with other components (such as an operational amplifier and a resistor).
また、 前段の移相回路 10 Lの L R回路の時定数 Tは L ZRであり、 後段の移相 回路 30Cの C R回路の時定数 Tは C Rであって、 それぞれにおいて抵抗値 Rが分 母と分子に分かれるため、 例えば半導体基板上に発振器 4の全体を形成するとと もに各可変抵抗 16、 36を F E Tで形成したような場合には、 各可変抵抗の抵抗値 の温度変化に対する発振周波数の変動を抑制する、 いわゆる温度捕 «が可能とな る。  In addition, the time constant T of the LR circuit of the preceding phase shift circuit 10 L is L ZR, and the time constant T of the CR circuit of the succeeding phase shift circuit 30 C is CR. For example, if the oscillator 4 is formed entirely on a semiconductor substrate and the variable resistors 16 and 36 are formed by FETs, the oscillation frequency of the resistance value of each variable resistor with respect to a temperature change is changed. It is possible to suppress fluctuations, so-called temperature capture.
なお、 この実施形態の発振器 4では、 前段に移相回 10 Lを、 後段に移相回路 30Cをそれぞれ 置したが、 これらの全体によつて入出力信号問の位相シフト量 が 0 ° となればよいことから、 これらの前後を入れ換えて前段に移相回路 30 Cを, 後段に移相回路 10 Lをそれぞれ配置して発振器を構成するようにしてもよい。 ま た、 第 8図あるいは第 1 4図に示すように、 入力信号の位相をシフ卜せずに出力 する非反転回路 50を移相回路 30 Cの出力側に接続してもよい。 In the oscillator 4 of this embodiment, the phase shift circuit 10L is provided in the preceding stage, and the phase shift circuit 30C is provided in the subsequent stage. Therefore, the phase shift circuit 30C may be arranged at the front stage and the phase shift circuit 10L may be arranged at the subsequent stage to form an oscillator. Further, as shown in FIG. 8 or FIG. 14, a non-inverting circuit 50 for outputting the phase of the input signal without shifting the phase may be connected to the output side of the phase shift circuit 30C.
(第 5の実施形態) (Fifth embodiment)
上述した各実施形態の発振器は、 第 3図や第 5図に示すように、 入出力信号間 の相対的な位相関係が反対となる 2つの移相回路を組み合わせて構成したが、 相 対的な位相関係が同じとなる 2つの移相回路を組み合わせて発振器を構成するよ うにしてもよい。  The oscillator of each of the above-described embodiments is configured by combining two phase shift circuits in which the relative phase relationship between the input and output signals is opposite, as shown in FIGS. 3 and 5. An oscillator may be configured by combining two phase shift circuits having the same phase relationship.
第 1 7図は、 第 5の実施形態の発振器の構成を示す回路図であって、 発振器 5 は、 第 2図に構成を示す 2つの移相回路 10 Cと、 後段の移相回路 10 Cの出力信号 の位相をさらに反転する位相反転回路 80と、 位相反転回路 80の出力を前段の移相 回路 10 Cの入力側に帰通させる帰通抵抗 70とにより構成されている。  FIG. 17 is a circuit diagram showing the configuration of the oscillator according to the fifth embodiment. The oscillator 5 includes two phase shift circuits 10 C whose configuration is shown in FIG. It comprises a phase inversion circuit 80 for further inverting the phase of the output signal of the first stage, and a return resistor 70 for returning the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 10C.
位相反転回路 80は、 入力される交流信号が抵抗 84を介して反転入力端子に入力 されるとともに非反転入力端子が接地されたオペアンプ 82と、 このオペァンプ 82 の反転入力端子と出力端子との間に接続された抵抗 86とにより構成されている。 抵抗 84を介してオペアンプ 82の反転入力端子に交流信号が入力されると、 ォペア ンプ 82の出力端子からは位相が反転した逆相の信号が出力され、 この逆相の信号 が第 1 7図に示した発振器 5の出力端子 92から取り出される。 また、 この位相反 転回路 80は、 2つの抵抗 84、 86の抵抗比によって定まる所定の增轜度を有する。 ところで、 上述した第 1の実施形態で説明したように、 2つの移相回路 10じの それぞれは、 入力信号の周波数 ωが 0から∞まで変 ί匕するにしたがって位相シフ ト量が 1 8 0 ° から 0 β まで変化する。 例えば、 2つの移相回路 10C内の C R回 路の時定数が同じであると仮定し、 これを Τとおくと、 ω = 1 /Τの周波数では 2つの移相回路 10 Cのそれぞれにおける位相シフ ト量が 9 0 ° となる。 したがつ て、 2つの移相回路 10 Cの全体によつて位相が 1 8 0 ° シフトされるとともに、 後段に設けられた位相反転回路 80によって位相が反転されるため、 全体として、 位相が一巡して位相シフト量が 0 ° となる信号が位相反転回路 80から出力される c この位相反転回路 80の出力を帰還抵抗 70を介して前段の移相回路 IOCの入力側に 帰還させることにより、 周波数 ωを有する正弦波発振が行なわれる。 The phase inversion circuit 80 is connected between an inverting input terminal via a resistor 84 and an inverting input terminal of a non-inverting input terminal of the operational amplifier 82 and a non-inverting input terminal of the operational amplifier 82. And a resistor 86 connected to the resistor 86. When an AC signal is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 82 via the resistor 84, an inverted signal having an inverted phase is output from the output terminal of the operational amplifier 82. Is obtained from the output terminal 92 of the oscillator 5 shown in FIG. Further, the phase inversion circuit 80 has a predetermined amplitude determined by the resistance ratio of the two resistors 84 and 86. As described in the first embodiment, each of the two phase shift circuits 10 has a phase shift amount of 180 0 as the frequency ω of the input signal changes from 0 to ∞. ° to 0 β . For example, assuming that the time constants of the CR circuits in the two phase shift circuits 10C are the same, and this is Τ, at a frequency of ω = 1 / Τ, the phase in each of the two phase shift circuits 10C The shift amount is 90 °. Therefore, the phase is shifted by 180 ° by the entire two phase shift circuits 10C, and the phase is inverted by the phase inverting circuit 80 provided at the subsequent stage. A signal in which the phase shift amount becomes 0 ° in one cycle is output from the phase inversion circuit 80 c By feeding back the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit IOC via the feedback resistor 70, a sine wave oscillation having a frequency ω is performed.
2つの移相回路 10Cのそれぞれの伝達関数 K21は、 それぞれの移相回路 10C内 の CR回路の時定数を Τすると、 (17)式中の を Τに置き換えて、  The transfer function K21 of each of the two phase shift circuits 10C is expressed as follows: When the time constant of the CR circuit in each phase shift circuit 10C is Τ, を in Equation (17) is replaced by Τ,
Κ21= (32) Κ21 = (32)
1 + 1 s  1 + 1 s
となる。 したがって、 2つの移相回路 10Cと位相反転回路 80を縦続接続した場合 の全体の伝達関数 K11は、 Becomes Therefore, the overall transfer function K11 when the two phase shift circuits 10C and the phase inversion circuit 80 are cascaded is
Kll = K21xK2lx(- 1)  Kll = K21xK2lx (-1)
(1-Ts) 2 (1-Ts) 2
(1+Ts) 2 (1 + Ts) 2
1+ (T s) 2— 2Ts 1+ (T s) 2 — 2Ts
■(33) ■ (33)
1+ (Ts) 2+2T s 1+ (Ts) 2 + 2T s
となる。 この (33)式の右辺は、 第 1の実施形態において(19)式に示した伝達関数 K1の T,と T2を Tに置き換えたものに等しい。 すなわち、 (33)式は第 1の実施 形態において示した 2つの移相回路 10 C、 30 Cを接铳した場合の全体の伝達関数 に等しいものであり、 この実施形態にお t、て 2つの移相回路 10Cと位相反転回路 80を接挠した構成が、 第 1の実施形態において第 1図に示した発振器 1の構成に 等価であることがわかる。 Becomes The (33) right side of the equation is equal T of the transfer function K1 shown in the first embodiment (19), and T 2 to are replaced with T. That is, equation (33) is equal to the overall transfer function when the two phase shift circuits 10 C and 30 C shown in the first embodiment are connected. It can be seen that the configuration in which the two phase shift circuits 10C and the phase inversion circuit 80 are connected is equivalent to the configuration of the oscillator 1 shown in FIG. 1 in the first embodiment.
したがって、 第 5の実施形態の発振器 5において、 位相反転回路 80の増幅度あ るいは 2つの移相回路 10Cの増幅度を適切な値にしてループゲインを 1以上に設 定することにより、 一巡したときに位相シフ ト量が 0° となるような周波数で正 弦波発振が持铳される。  Therefore, in the oscillator 5 of the fifth embodiment, the loop gain is set to 1 or more by setting the amplification degree of the phase inversion circuit 80 or the amplification degree of the two phase shift circuits 10C to an appropriate value and setting the loop gain to 1 or more. Then, a sine wave oscillation is held at a frequency such that the phase shift amount becomes 0 °.
また、 各移相回路 10C内の可変抵抗 16の抵抗値 Rを可変することにより、 各移 相回路 10Cにおける位相シフト量を変えることができるため、 位相反転回路 80と 2つの移相回路 10Cの全体により合計で位相シフト量が 0° となる周波数を変え ることができ、 容易に周波数可変型の発振器 5を実現することができる。  Also, by varying the resistance value R of the variable resistor 16 in each phase shift circuit 10C, the amount of phase shift in each phase shift circuit 10C can be changed, so that the phase inversion circuit 80 and the two phase shift circuits 10C can be changed. The frequency at which the phase shift amount becomes 0 ° in total can be changed as a whole, and the variable frequency oscillator 5 can be easily realized.
また、 この実施形態の発振器 5は、 オペアンプやキャパシタあるいは抵抗を組 み台わせて榱成しており、 どの桷成素子も半導体基板上に形成することができる ことから、 発振周波数を調整し得る発振器 5の全体を半導体基板上に形成して集 積回路とすることも容易である。 Further, the oscillator 5 of this embodiment is formed by combining an operational amplifier, a capacitor, or a resistor, and any of the components can be formed on a semiconductor substrate. Therefore, it is easy to form the entire oscillator 5 capable of adjusting the oscillation frequency on a semiconductor substrate to form an integrated circuit.
(第 6の実施形態) (Sixth embodiment)
第 18図は、 第 6の実施形態の発振器の構成を示す回路図であって、 発振器 6 は、 第 4図に構成を示す 2つの移相回路 30Cと、 後段の移相回路 30Cの出力信号 の位相をさらに反転する位相反転回路 80と、 位相反転回路 80の出力を前段の移相 回路 30 Cの入力側に帰還させる帰還抵抗 70とにより構成されている。  FIG. 18 is a circuit diagram illustrating a configuration of an oscillator according to a sixth embodiment. The oscillator 6 includes two phase shift circuits 30C illustrated in FIG. 4 and output signals of a subsequent phase shift circuit 30C. And a feedback resistor 70 that feeds back the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 30C.
第 5の実施形態につ t、て説明したように、 位相反転回路 80は入力された信号の 位相を反転するものであり、 この位相反転と同時に入力信号を所定の増幅度で增 幅した信号を出力する。  As described in the fifth embodiment, the phase inversion circuit 80 inverts the phase of the input signal, and simultaneously with this phase inversion, a signal obtained by amplifying the input signal with a predetermined amplification factor Is output.
ところで、 上述した第 1の実施形態で説明したように、 2つの移相回路 30じの それぞれは、 入力信号の周波数 ωが 0から∞まで変化するにしたがって位相シフ ト量が 0° から 180° まで変化する。 例えば、 2つの移相回路 30C内の CR回 路の時定数が同じであると仮定し、 これを Τとおくと、 ω=1ΖΤの周波数では 2つの移相回路 30Cのそれぞれにおける位相シフ ト量が 90° となる。 したがつ て、 2つの移相回路 30Cの全体によつて位相が 180° シフトされるとともに、 後段に設けられた位相反転回路 80によって位相が反転されるため、 全体として、 位相が一巡して位相シフト量が 0° となる信号が位相反転回路 80から出力される。 この位相反転回路 80の出力を帰還抵抗 70を介して前段の移相回路 30Cの入力側に 帰還させることにより、 周波数 ωを有する正弦波発振が行なわれる。  By the way, as described in the first embodiment, each of the two phase shift circuits 30 changes the phase shift amount from 0 ° to 180 ° as the frequency ω of the input signal changes from 0 to ∞. To change. For example, assuming that the time constants of the CR circuits in the two phase shift circuits 30C are the same, and let this be Τ, at the frequency ω = 1ΖΤ, the amount of phase shift in each of the two phase shift circuits 30C Becomes 90 °. Therefore, the phase is shifted by 180 ° by the whole of the two phase shift circuits 30C, and the phase is inverted by the phase inversion circuit 80 provided at the subsequent stage. A signal having a phase shift of 0 ° is output from the phase inversion circuit 80. By feeding back the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 30C via the feedback resistor 70, a sine wave oscillation having the frequency ω is performed.
2つの移相回路 30Cのそれぞれの伝達関数 K31は、 それぞれの移相回路 30C内 の CR回路の時定数を Τとすると、 (18)式中の Τ2を Τに置き換えて、 Each transfer function K31 of two phase shifting circuits 30C, when the constant is T when the CR circuits in the respective phase shifting circuits 30C, by replacing T with T 2 in (18),
1 -Τ c  1 -Τ c
Κ31= Ύ —(34) Κ31 = Ύ — (34)
1十 T s  10 T s
となる。 したがって、 2つの移相回路 30Cと位相反転回路 80を接続した場台の全 体の伝達関数 K12は、 K12= 3lxK31x(- 1) Becomes Therefore, the overall transfer function K12 of the stage connecting the two phase shift circuits 30C and the phase inversion circuit 80 is K12 = 3lxK31x (-1)
(1-Ts) 2 (1-Ts) 2
(1+Ts) 2 (1 + Ts) 2
1 + (T s) 2— 2Ts 1 + (T s) 2 — 2Ts
■(35) ■ (35)
1+ (T s) 2+2Ts 1+ (T s) 2 + 2Ts
となって、 第 1の実施形態において(19)式に示した伝達関数 Klの T,と T2を T に置き換えたものに等しい計算結果が得られる。 As a result, in the first embodiment, a calculation result equal to that obtained by replacing T and T 2 of the transfer function Kl shown in Expression (19) with T is obtained.
すなわち、 この実施形態において 2つの移相回路 30Cと位相反転回路 80を接続 した構成が、 第 1の実施形態において 2つの移相回路 10C、 30Cを接続した構成 や、 第 5の実施形態において 2つの移相回路 10Cと位相反転回路 80を接続した構 成に等価であるといえる。  That is, the configuration in which the two phase shift circuits 30C and the phase inversion circuit 80 are connected in this embodiment is different from the configuration in which the two phase shift circuits 10C and 30C are connected in the first embodiment, and the configuration in which the two phase shift circuits 10C and 30C are connected in the fifth embodiment. It can be said that this is equivalent to a configuration in which one phase shift circuit 10C and a phase inversion circuit 80 are connected.
したがって、 第 6の実施形態の発振器 6において、 位相反転回路 80の増幅度あ るいは 2つの移相回路 30Cの増幅度を適切な値にしてループゲインを 1以上に設 定することにより、 一巡したときに位相シフ ト量が 0° となるような周波数で正 弦波発振が持続される。  Therefore, in the oscillator 6 according to the sixth embodiment, the loop gain is set to 1 or more by setting the amplification degree of the phase inversion circuit 80 or the amplification degree of the two phase shift circuits 30C to an appropriate value, and thereby making one round Then, the sinusoidal wave oscillation is maintained at a frequency such that the phase shift amount becomes 0 °.
また、 各移相回路 30C内の可変抵抗 36の抵抗値 Rを可変することにより、 各移 相回路 30Cにおける位相シフト量を変えることができるため、 位相反転回路 80と 2つの移相回路 30 Cの全体により合計で位相シフト量が 0β となる周波数を変え ることができ、 容易に周波数可変型の発振器 6を実現することができる。 Also, by varying the resistance value R of the variable resistor 36 in each phase shift circuit 30C, the amount of phase shift in each phase shift circuit 30C can be changed, so that the phase inversion circuit 80 and the two phase shift circuits 30C entirety by the amount of phase shift can Rukoto changing the frequency to be 0 beta total, it is possible to easily realize the oscillator 6 frequency-variable.
また、 この実施形態の発振器 6は、 オペアンプやキャパシタあるいは抵抗を組 み台わせて構成しており、 どの構成素子も半導体基板上に形成することができる ことから、 発振周波数を調整し得る発振器 6の全体を半導体基板上に形成して集 積回路とすることも容易である。  Further, the oscillator 6 of this embodiment is configured by combining an operational amplifier, a capacitor, or a resistor, and any of the constituent elements can be formed on a semiconductor substrate. It is also easy to form an integrated circuit by forming the entire structure on a semiconductor substrate.
(第 7の実施形態) (Seventh embodiment)
第 19図は、 第 7の実施形態の発振器の構成を示す回路図であって、 発振器 7 は、 第 10図に構成を示す 2つの移相回路 10Lと、 後段の移相回路 10Lの出力信 号の位相をさらに反転する位相反転回路 80と、 位相反転回路 80の出力を前段の移 相回路 10 Lの入力側に帰還させる帰通抵抗 70とにより構成されている。 上述した第 2の実施形態で説明したように、 2つの移相回路 10 Lのそれぞれは、 入力信号の周波数 ωが 0から∞まで変化するにしたがって位相シフト量が 1 8 0 ° から 0 ° まで変化する。 例えば、 2つの移相回路 10 L内の L R回路の時定数が 同じであると仮定し、 これを Τとおくと、 ω = 1 ΖΤの周波数では 2つの移相回 路 10 Lのそれぞれにおける位相シフ ト量が 9 0 ° となる。 したがって、 2つの移 相回路 10 Lの全体によつて位相が 1 8 0 ° シフトされるとともに、 後段に設けら れた位相反転回路 80によって位相が反転されるため、 全体として、 位相が一巡し て位相シフ ト量が 0 ° となる信号が位相反転回路 80から出力される。 この位相反 転回路 80の出力を帰還抵抗 70を介して前段の移相回路 10 Lの入力側に帰通させる ことにより、 周波数 ωを有する正弦波発振が行なわれる。 FIG. 19 is a circuit diagram showing the configuration of the oscillator according to the seventh embodiment. The oscillator 7 has two phase shift circuits 10L whose configuration is shown in FIG. 10 and output signals of the subsequent phase shift circuit 10L. A phase inversion circuit 80 for further inverting the phase of the signal, and a return resistor 70 for feeding back the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 10L. As described in the above-described second embodiment, each of the two phase shift circuits 10L has a phase shift amount from 180 ° to 0 ° as the frequency ω of the input signal changes from 0 to ∞. Change. For example, assuming that the time constants of the LR circuits in the two phase shift circuits 10 L are the same, and let Τ be the phase at each of the two phase shift circuits 10 L at the frequency ω = 1 ΖΤ The shift amount is 90 °. Accordingly, the phase is shifted by 180 ° by the entire two phase shift circuits 10L, and the phase is inverted by the phase inverting circuit 80 provided at the subsequent stage. Thus, a signal having a phase shift amount of 0 ° is output from the phase inversion circuit 80. By returning the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 10L via the feedback resistor 70, a sine wave oscillation having a frequency ω is performed.
また、 第 2の実施形態で説明したように、 2つの移相回路 10 Lのそれぞれは第 2図に構成を示した移相回路 10 Cと同じ入出力電圧間の関係を有しており、 その 伝達関数は(32)式に示された K21で表すことができる。 したがって、 2つの移相 回路 10 Lと位相反転回路 80を接铳した場台の全体の伝達関数も(33)式で表された K 11で表すことができる。 上述したように、 (33)式に示された伝達関数 K 11の計 算桔果は、 第 1の実施形態において(19)式に示した伝達関数 K 1の Τ ,と Τ 2を Τ に置き換えたものに等しい。 Further, as described in the second embodiment, each of the two phase shift circuits 10 L has the same input-output voltage relationship as the phase shift circuit 10 C whose configuration is shown in FIG. The transfer function can be represented by K21 shown in equation (32). Therefore, the entire transfer function of the stage where the two phase shift circuits 10 L and the phase inversion circuit 80 are connected can also be expressed by K 11 expressed by the equation (33). As described above, the calculation result of the transfer function K11 shown in the equation (33) is obtained by converting Τ and の2 of the transfer function K1 shown in the equation (19) in the first embodiment into Τ. Equivalent to replaced.
すなわち、 この実施形態において 2つの移相回路 10 Lと位相反転回路 80を接続 した榱成が、 第 1の実施形態において 2つの移相回路 10C、 30 Cを接続した構成 に等価であるといえる。  That is, it can be said that the configuration in which the two phase shift circuits 10 L and the phase inversion circuit 80 are connected in this embodiment is equivalent to the configuration in which the two phase shift circuits 10 C and 30 C are connected in the first embodiment. .
したがって、 第 7の実施形態の発振器 7において、 位相反転回路 80の增幅度あ るいは 2つの移相回路 10Lの增幅度を適切な値にしてループゲインを 1以上に設 定することにより、 一巡したときに位相シフ ト量が 0-° となるような周波数で正 弦波発振が持続される。  Therefore, in the oscillator 7 according to the seventh embodiment, by setting the width of the phase inverting circuit 80 or the width of the two phase shift circuits 10L to an appropriate value and setting the loop gain to 1 or more, one cycle is performed. Then, the sinusoidal wave oscillation is maintained at a frequency such that the phase shift amount becomes 0- °.
また、 各移相回路 10 L内の可変抵抗 16の抵抗値 Rを可変することにより、 各移 相回路 10 Lにおける位相シフト量を変えることができるため、 2つの移相回路 10 Lと位相反転回路 80の全体により台計で位相シフト量が 0 ° となる周波数を変え ることができ、 容易に周波数可変型の発振器 7を実現することができる。  Also, by varying the resistance value R of the variable resistor 16 in each phase shift circuit 10L, the amount of phase shift in each phase shift circuit 10L can be changed. With the entire circuit 80, the frequency at which the phase shift amount becomes 0 ° can be changed by the total, so that the variable frequency oscillator 7 can be easily realized.
また、 第 2の実施形態で説明したように、 インダクタ 17は、 写真触刻法等によ り渦巻き形状の導体を形成することによつて半導体基板上へ形成することが可能 となる力 このようなインダク夕 17を用いることにより、 それ以外の構成部品 (ォ ベアンプゃ抵抗) とともに発振器 7の全体を半導体基板上に形成して集積回路と することも容易である。 特に、 集積回路として発振器 7を形成した場台には、 ィ ンダクタ 17のインダクタンスを小さくして周波数 ω (=R/L) を高くすること が容易であり、 発振周波数の高周波化に適している。 Further, as described in the second embodiment, the inductor 17 is formed by a photo engraving method or the like. Force that can be formed on a semiconductor substrate by forming a spiral-shaped conductor The use of such an inductor 17 allows the oscillator 7 to work together with the other components (observer and resistor). It is easy to form the entire circuit on a semiconductor substrate to form an integrated circuit. In particular, when the oscillator 7 is formed as an integrated circuit, it is easy to increase the frequency ω (= R / L) by reducing the inductance of the inductor 17, which is suitable for increasing the oscillation frequency. .
(第 8の実施形態) (Eighth embodiment)
第 20図は、 第 8の実施形態の発振器の榱成を示す回路図であって、 発振器 8 は、 第 12図に構成を示す 2つの移相回路 30Lと、 後段の移相回路 30Lの出力信 号の位相をさらに反転する位相反転回路 80と、 位相反転回路 80の出力を前段の移 相回路 30Lの入力側に帰還させる帰還抵抗 70とにより構成されている。  FIG. 20 is a circuit diagram showing the configuration of the oscillator according to the eighth embodiment. The oscillator 8 has two phase shift circuits 30L whose configuration is shown in FIG. 12 and the output of the subsequent phase shift circuit 30L. It comprises a phase inversion circuit 80 for further inverting the phase of the signal, and a feedback resistor 70 for feeding back the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 30L.
ところで、 上述した第 2の実施形態で説明したように、 2つの移相回路 30Lの それぞれは、 入力信号の周波数 ωが 0から∞まで変化するにしたがって位相シフ ト量が 0° から 180° まで変化する。 例えば、 2つの移相回路 30L内の LR回 路の時定数が同じであると仮定し、 これを Τとおくと、 ω=1ΖΤの周波数では 2つの移相回路 30Lのそれぞれにおける位相シフ ト量が 90° となる。 したがつ て、 2つの移相回路 30Lの全体によつて位相が 180。 シフトされるとともに、 後段に設けられた位相反転回路 80によって位相が反転されるため、 全体として、 位相が一巡して位相シフト量が 0° となる信号が位相反転回路 80から出力される。 この位相反転回路 80の出力を帰還抵抗 70を介して前段の移相回路 30 Lの入力側に 帰還させることにより、 周波数 ωを有する正弦波発振が行なわれる。  By the way, as described in the above-described second embodiment, each of the two phase shift circuits 30L changes the phase shift amount from 0 ° to 180 ° as the frequency ω of the input signal changes from 0 to ∞. Change. For example, assuming that the time constants of the LR circuits in the two phase shift circuits 30L are the same, and letting this be 、, at the frequency of ω = 1ΖΤ, the amount of phase shift in each of the two phase shift circuits 30L Becomes 90 °. Therefore, the phase is 180 due to the entire two phase shift circuits 30L. Since the phase is shifted and the phase is inverted by a phase inversion circuit 80 provided in the subsequent stage, a signal in which the phase makes a round and the phase shift amount becomes 0 ° as a whole is output from the phase inversion circuit 80. By feeding back the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 30L via the feedback resistor 70, a sine wave oscillation having a frequency ω is performed.
また、 第 2の実施形態で説明したように、 2つの移相回路 30 Lのそれぞれは第 図に構成を示した移相回路 30Cと同じ入出力電圧間の関係を有しており、 その 伝達関数は(34)式に示された K31で表すことができる。 したがって、 2つの移相 回路 30 Lと位相反転回路 80を接铳した場台の全体の伝達関数も(35)式で表された K12で表すことができる。 上述したように、 (35)式に示された伝達関数 K12の計 算結果は、 第 1の実施形態において(19)式に示した伝達関数 K1の Τ,と Τ2を Τ に置き換えたものに等しい。 すなわち、 この実施形態において 2つの移相回路 30 Lと位相反転回路 80を接続 した構成が、 第 1の実施形態において 2つの移相回路 10 C、 30 Cを接続した構成 に等価であるといえる。 Further, as described in the second embodiment, each of the two phase shift circuits 30L has the same input-output voltage relationship as the phase shift circuit 30C shown in FIG. The function can be represented by K31 shown in equation (34). Therefore, the entire transfer function of the stage where the two phase shift circuits 30 L and the phase inversion circuit 80 are connected can also be represented by K12 expressed by the equation (35). As described above, (35) calculation result of the transfer function K12 shown in expression obtained by replacing the transfer function K1 shown in the first embodiment (19) T, and the T 2 to T be equivalent to. That is, it can be said that the configuration in which the two phase shift circuits 30 L and the phase inversion circuit 80 are connected in this embodiment is equivalent to the configuration in which the two phase shift circuits 10 C and 30 C are connected in the first embodiment. .
したがって、 第 8の実施形態の発振器 8において、 位相反転回路 80の増幅度あ るいは 2つの移相回路 30 Lの増幅度を適切な値にしてループゲインを 1以上に設 定することにより、 一巡したときに位相シフト量が 0 ° となるような周波数で正 弦波発振が持続される。  Therefore, in the oscillator 8 of the eighth embodiment, by setting the amplification of the phase inversion circuit 80 or the amplification of the two phase shift circuits 30 L to an appropriate value and setting the loop gain to 1 or more, Sinusoidal wave oscillation is sustained at a frequency such that the phase shift becomes 0 ° after one round.
また、 各移相回路 30 L内の可変抵抗 36の抵抗値 Rを可変することにより、 各移 相回路 30 Lにおける位相シフト量を変えることができるため、 位相反転回路 80と 2つの移相回路 30 Lの全体により合計で位相シフト量が 0 ° となる周波数を変え ることができ、 容易に周波数可変型の発振器 8を実現することができる。  Also, by varying the resistance value R of the variable resistor 36 in each phase shift circuit 30L, the amount of phase shift in each phase shift circuit 30L can be changed, so that the phase inversion circuit 80 and two phase shift circuits The frequency at which the phase shift amount becomes 0 ° in total can be changed by the entire 30 L, and the variable frequency oscillator 8 can be easily realized.
また、 第 2の実施形態で説明したように、 イングクタ 37は、 写真触刻法等によ り渦巻き形状の導体を形成することによつて半導体基板上へ形成することが可能 となるが、 このようなインダクタ 37を用いることにより、 それ以外の構成部品 (ォ ペアンプゃ抵抗) とともに発振器 8の全体を半導体基板上に形成して集積回路と することも容易である。 特に、 集積回路として発振器 8を形成した場台には、 ィ ンダクタ 37のインダクタンスを小さくして周波数 ω ( = R/ L ) を高くすること が容易であり、 発振周波数の高周波化に適している。  In addition, as described in the second embodiment, the inctor 37 can be formed on a semiconductor substrate by forming a spiral-shaped conductor by photolithography or the like. By using such an inductor 37, it is easy to form the entire oscillator 8 together with the other components (the operational amplifier and the resistor) on a semiconductor substrate to form an integrated circuit. In particular, when the oscillator 8 is formed as an integrated circuit, it is easy to reduce the inductance of the inductor 37 to increase the frequency ω (= R / L), which is suitable for increasing the oscillation frequency. .
(第 9の実施形態) (Ninth embodiment)
第 2 1図は、 第 9の実施形態の発振器の構成を示す回路図であって、 発振器 9 Aは、 第 2図あるいは第 1 0図に構成を示す移相回路 10 Cおよび 10 Lと、 後段の 移相回路 10 Lの出力信号の位相をさらに反転する位相反転回路 80と、 位相反転回 路 80の出力を前段の移相回路 10 Cの入力側に帰還させる帰 抵抗 70とにより構成 されている。  FIG. 21 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillator according to a ninth embodiment, in which an oscillator 9A includes phase shift circuits 10C and 10L having the configuration shown in FIG. 2 or FIG. It is composed of a phase inversion circuit 80 for further inverting the phase of the output signal of the subsequent phase shift circuit 10 L, and a feedback resistor 70 for feeding back the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 10 C. ing.
上述した第 1の実施形態あるいは第 2の実施形態で説明したように、 移相回路 10 C、 10 Lのそれぞれは、 入力信号の周波数 ωが 0から∞まで変化するにしたが つて位相シフ卜量が 1 8 0 ° から 0 ° まで変化する。 例えば、 移相回路 10 C内の C R回路の時定数と移相回路 10 L内の L R回路の時定数が同じであると仮定し、 これを Tとおくと、 ω= 1ノ Τの周波数では移相回路 10C、 10Lのそれぞれにお ける位相シフ ト量が 90° となる。 したがって、 2つの移相回路 10C、 10Lの全 体によって位相が 180° シフトされるとともに、 後段に設けられた位相反転回 路 80によって位相が反転されるため、 全体として、 位相が一巡して位相シフト量 が 0° となる信号が位相反転回路 80から出力される。 この位相反転回路 80の出力 を帰通抵抗 70を介して前段の移相回路 10Cの入力側に帰還させることにより、 周 波数 ωを有する正弦波発振が行なわれる。 As described in the first embodiment or the second embodiment, each of the phase shift circuits 10 C and 10 L shifts the phase as the frequency ω of the input signal changes from 0 to ∞. The amount varies from 180 ° to 0 °. For example, assuming that the time constant of the CR circuit in the phase shift circuit 10 C is the same as the time constant of the LR circuit in the phase shift circuit 10 L, Assuming that this is T, the phase shift amount in each of the phase shift circuits 10C and 10L is 90 ° at the frequency of ω = 1 ノ. Therefore, the phase is shifted 180 ° by the entire two phase shift circuits 10C and 10L, and the phase is inverted by the phase inversion circuit 80 provided at the subsequent stage. A signal having a shift amount of 0 ° is output from the phase inversion circuit 80. By feeding back the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 10C via the return resistor 70, a sine wave oscillation having a frequency ω is performed.
また、 各移相回路 10C、 10L内の可変抵抗 16の抵抗値 Rを可変することにより、 各移相回路 10C、 10Lにおける位相シフ卜量を変えることができるため、 位相反 転回路 80と 2つの移相回路 10C、 10Lの全体により合計で位相シフ ト量が 0° と なる周波数を変えることができ、 容易に周波数可変型の発振器 9 Aを実現するこ とができる。  Also, by varying the resistance value R of the variable resistor 16 in each of the phase shift circuits 10C and 10L, the amount of phase shift in each of the phase shift circuits 10C and 10L can be changed. The frequency at which the total phase shift amount becomes 0 ° can be changed by the entirety of the two phase shift circuits 10C and 10L, and the variable frequency oscillator 9A can be easily realized.
また、 この実施形態の発振器 9 Aにおいて、 インダクタ 17は、 写真触刻法等に より渦巻き形状の導体を形成することによつて半導体基板上へ形成することが可 能となる力 このようなインダクタ 17を用いることにより、 それ以外の構成部品 (ォペアンプゃ抵抗等) とともに発振器 9 Aの全体を半導体基板上に形成して集 積回路とすることも容易である。  Further, in the oscillator 9A of this embodiment, the inductor 17 has a force that can be formed on the semiconductor substrate by forming a spiral conductor by photolithography or the like. The use of 17 makes it easy to form an integrated circuit by forming the entire oscillator 9A on a semiconductor substrate together with other components (such as an operational amplifier and a resistor).
また、 前段の移相回路 10Cの CR回路の時定数 Tは CRであり、 後段の移相回 路 10Lの LR回路の時定数 Tは LZRであって、 それぞれにおいて抵抗値 Rが分 子と分母に分かれるため、 例えば半導体基板上に発振器 9 Aの全体を形成すると ともに 2つの可変抵抗 16を F E Tで形成したような場合には、 各可変抵抗の抵抗 値の温度変化に対する発振周波数の変動を抑制する、 いわゆる温度補償が可能と なる。  The time constant T of the CR circuit of the preceding phase shift circuit 10C is CR, and the time constant T of the LR circuit of the succeeding phase shift circuit 10L is LZR. For example, if the entire oscillator 9 A is formed on a semiconductor substrate and two variable resistors 16 are formed by FETs, the fluctuation of the oscillation frequency due to the temperature change of the resistance value of each variable resistor is suppressed. So-called temperature compensation becomes possible.
なお、 上述した第 9の実施形態の発振器 9Aでは、 前段に移相回路 10Cを、 後 段に移相回路 10 Lをそれぞれ配置したが、 これらの全体によつて入出力信号間の 位相シフ ト量が 180° となればよいことから、 これらの前後を入れ換えて前段 に移相回路 10Lを、 後段に移相回路 10Cをそれぞれ配置して発振器を構成するよ うにしてもよい。 (第 10の実施形態) In the above-described oscillator 9A of the ninth embodiment, the phase shift circuit 10C is arranged in the preceding stage and the phase shift circuit 10L is arranged in the subsequent stage. Since the angle only needs to be 180 °, the oscillator may be configured by exchanging the order before and after, by arranging the phase shift circuit 10L at the front stage and the phase shift circuit 10C at the rear stage. (Tenth embodiment)
第 22図は、 第 10の実施形態の発振器の構成を示す回路図であり、 発振器 9 Bは、 第 12図あるいは第 4図に構成を示す移相回路 30Lおよび 30Cと、 後段の 移相回路 30Cの出力信号の位相をさらに反転する位相反転回路 80と、 位相反転回 路 80の出力を前段の移相回路 30 Lの入力側に帰通させる帰通抵抗 70とにより構成 されている。  FIG. 22 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillator according to a tenth embodiment. An oscillator 9B includes phase shift circuits 30L and 30C having the configuration shown in FIG. 12 or FIG. It is composed of a phase inversion circuit 80 for further inverting the phase of the output signal of 30C, and a return resistor 70 for returning the output of the phase inversion circuit 80 to the input side of the preceding phase shift circuit 30L.
上述した第 2の実施形態あるいは第 1の実施形態で説明したように、 移相回路 30L、 30Cのそれぞれは、 入力信号の周波数 ωが 0から∞まで変化するにしたが つて位相シフト量が 0° から 180° まで変化する。 例えば、 移相回路 30L内の LR回路の時定数と移相回路 30C内の CR回路の時定数が同じであると仮定し、 これを Τとおくと、 ω=1ΖΤの周波数では移相回路 30L、 30Cのそれぞれにお ける位相シフ ト量が 90° となる。 したがって、 2つの移相回路 30L、 30Cの全 体によって位相が 18 (Γ シフトされるとともに、 後段に設けられた位相反転回 路 80によって位相が反転されるため、 全体として、 位相が一巡して位相シフト量 が 0° となる信号が位相反転回路 80から出力される。 この位相反転回路 80の出力 を帰還抵抗 70を介して前段の移相回路 30Lの入力側に帰還させることにより、 周 波数 ωを有する正弦波発振が行なわれる。  As described in the above-described second embodiment or the first embodiment, each of the phase shift circuits 30L and 30C has a phase shift amount of 0 as the frequency ω of the input signal changes from 0 to ∞. It changes from ° to 180 °. For example, assuming that the time constant of the LR circuit in the phase shift circuit 30L is the same as the time constant of the CR circuit in the phase shift circuit 30C. And the phase shift amount at each of 30C is 90 °. Therefore, the phase is shifted by 18 (Γ) by the entire two phase shift circuits 30L and 30C, and the phase is inverted by the phase inversion circuit 80 provided at the subsequent stage. A signal having a phase shift amount of 0 ° is output from the phase inverting circuit 80. The output of the phase inverting circuit 80 is fed back to the input side of the preceding phase shift circuit 30L via the feedback resistor 70, so that the frequency is increased. A sine wave oscillation having ω is performed.
また、 各移相回路 30L、 30C内の可変抵抗 36の抵抗値 Rを可変することにより、 各移相回路 30L、 30Cにおける位相シフ ト量を変えることができるため、 2つの 移相回路 30L、 30Cと位相反転回路 80の全体により合計で位相シフ ト量が 0° と なる周波数を変えることができ、 容易に周波数可変型の発振器 9 Bを実現するこ とができる。  Also, by varying the resistance value R of the variable resistor 36 in each of the phase shift circuits 30L and 30C, the amount of phase shift in each of the phase shift circuits 30L and 30C can be changed. The frequency at which the phase shift amount becomes 0 ° in total can be changed by 30C and the entirety of the phase inverting circuit 80, and the variable frequency oscillator 9B can be easily realized.
また、 この実施形態の発振器 9 Bにおいて、 イングクタ 37は、 写真触刻法等に より渦巻き形状の導体を形成することによって半導体基板上へ形成することが可 能となるが、 このようなインダクタ 37を用いることにより、 それ以外の構成部品 (オペアンプや抵抗等) とともに発振器 9 Bの全体を半導体基板上に形成して集 積回路とすることも容易である。  In addition, in the oscillator 9B of this embodiment, the inctor 37 can be formed on a semiconductor substrate by forming a spiral conductor by a photolithography method or the like. By using this, it is easy to form an integrated circuit by forming the entire oscillator 9B on a semiconductor substrate together with other components (such as an operational amplifier and a resistor).
また、 前段の移相回路 30Lの LR回路の時定数 Tは LZRであり、 後段の移相 回路 30Cの CR回路の時定数丁は CRであって、 それぞれにおいて抵抗値 Rが分 母と分子に分かれるため、 例えば半導体基板上に発振器 9 Bの全体を形成すると ともに 2つの可変抵抗 36を F E Tで形成したような場台には、 各可変抵抗の抵抗 値の温度変化に対する発振周波数の変動を抑制する、 いわゆる温度補償が可能と なる。 The time constant T of the LR circuit of the preceding phase shift circuit 30L is LZR, and the time constant of the CR circuit of the subsequent phase shift circuit 30C is CR. For example, when the oscillator 9B is formed entirely on a semiconductor substrate and two variable resistors 36 are formed by FETs, the oscillation frequency for the temperature change of the resistance value of each variable resistor Thus, so-called temperature compensation can be suppressed.
なお、 上述した第 1 0の実施形態の発振器 9 Bでは、 前段に移相回路 30 Lを、 後段に移相回路 30 Cをそれぞれ配置したが、 これらの全体によつて入出力信号間 の位相シフ ト量が 1 8 0 ° となればよいことから、 これらの前後を入れ換えて前 段に移相回路 30Cを、 後段に移相回路 30 Lをそれぞれ配置して発振器を構成する ようにしてもよい。  In the above-described oscillator 9B of the tenth embodiment, the phase shift circuit 30L is arranged in the preceding stage and the phase shift circuit 30C is arranged in the subsequent stage. Since the shift amount only needs to be 180 °, the oscillator may be configured such that the phase shift circuit 30C is arranged in the front stage and the phase shift circuit 30L is arranged in the subsequent stage by exchanging these before and after. Good.
(発明を実施するためのその他の形態) (Other modes for carrying out the invention)
ところで、 上述した各実施形態の発振器は、 2つの移相回路あるいは 2つの移 相回路と非反転回路や位相反転回路によつて構成されており、 接続された複数の '回路の全体によつて所定の周波数において合計の位相シフト量を 0 ° にすること により所定の発振動作を行なうようになっている。 したがって、 位相シフ ト量だ けに着目すると、 複数の回路をどのような順番で接続するかはある程度の自由度 があり、 必要に応じて接铳順番を決めることができる。  By the way, the oscillator of each of the above-described embodiments is configured by two phase shift circuits or two phase shift circuits and a non-inverting circuit or a phase inverting circuit. A predetermined oscillation operation is performed by setting the total phase shift amount to 0 ° at a predetermined frequency. Therefore, focusing only on the amount of phase shift, there is a certain degree of freedom in the order in which a plurality of circuits are connected, and the connection order can be determined as necessary.
第 2 3図は、 2つの移相回路と非反転回路を組み台わせて発振器を構成した場 台において、 その接铳状態を示す囟である。 なお、 これらの図において、 帰通ィ ンビーダンス素子 70 aは、 最も一般的には第 1図等に示すよ に帰 ¾抵抗 70を使 用する。 但し、 帰 «インピーダンス素子 70 aをキャパシタあるいはイングクタに より形成したり、 抵抗ゃキャパシタあるいはインダクタを組み台わせて形成して もよい。  FIG. 23 is a diagram showing a connection state of a case where an oscillator is configured by combining two phase shift circuits and a non-inverting circuit. In these figures, the feedback impedance element 70a most commonly uses a feedback resistor 70 as shown in FIG. However, the return impedance element 70a may be formed by a capacitor or an inctor, or may be formed by combining a resistance and a capacitor or an inductor.
第 2 3図(A)には 2つの移相回路の後段に非反転回路 50を配置した構成が示さ れており、 第 8図に示された発振器 1 Aや第 1 4図に示された発振器 2 Aに対応 している。 このように、 後段に非反転回路 50を配置した場台には、 この非反転回 路 50に出力バッファの機能を持たせることにより、 大きな出力電流を取り出すこ ともできる。  FIG. 23 (A) shows a configuration in which a non-inverting circuit 50 is arranged at the subsequent stage of the two phase shift circuits, and the oscillator 1A shown in FIG. 8 and the oscillator shown in FIG. It corresponds to oscillator 2A. As described above, in the case where the non-inverting circuit 50 is disposed at the subsequent stage, a large output current can be taken out by providing the non-inverting circuit 50 with an output buffer function.
第 2 3図( B )には 2つの移相回路の間に非反転回路 50を配置した構成が示され ているように、 中間に非反転回路 50を配置した場合には、 前段の移相回路と後段 の移相回路の相互干渉を完全に防止することができる。 FIG. 23 (B) shows a configuration in which a non-inverting circuit 50 is arranged between two phase shift circuits. As described above, when the non-inverting circuit 50 is disposed in the middle, mutual interference between the preceding phase shift circuit and the subsequent phase shift circuit can be completely prevented.
第 2 3図( C )には 2つの移相回路の前段に非反転回路 50を配置した構成が示さ れているように、 前段に非反転回路 50を配置した場合には、 前段の移相回路に対 する帰通インピーダンス素子 70 aの影響を最小限に抑えることができる。  As shown in FIG. 23 (C), a configuration in which the non-inverting circuit 50 is arranged at the preceding stage of the two phase shifting circuits is shown. The effect of the return impedance element 70a on the circuit can be minimized.
同様に、 第 2 4図は、 2つの移相回路と位相反転回路を組み合わせて発振器を 構成した場台において、 その接続状態を示す図である。 なお、 第 2 3図について 説明したように、 帰通インピーダンス素子 70 aは、 最も一般的には帰還抵抗 70を 使用する。 但し、 帰通インピーダンス素子 70 aをキャパシタあるいはインダクタ により形成したり、 抵抗ゃキャパシタあるいはイングクタを組み台わせて形成し てもよい。  Similarly, FIG. 24 is a diagram showing a connection state in a case where an oscillator is configured by combining two phase shift circuits and a phase inversion circuit. As described with reference to FIG. 23, the return impedance element 70a most commonly uses the feedback resistor 70. However, the return impedance element 70a may be formed by a capacitor or an inductor, or may be formed by combining a resistor and a capacitor or an inccutor.
第 2 4図(A)には 2つの移相回路の後段に位相反転回路 80を配置した構成が示 されており、 第 1 7図に示された発振器 5や第 1 8図に示された発振器 6等に対 応している。 このように、 後段に位相反転回路 80を配置した場合には、 この位相 反転回路 80に出カバッファの機能を持たせることにより、 大きな出力電流を取り 出すこともできる。  FIG. 24 (A) shows a configuration in which a phase inverting circuit 80 is arranged after the two phase shifting circuits, and the oscillator 5 shown in FIG. 17 and the oscillator 5 shown in FIG. It corresponds to oscillator 6 and so on. As described above, when the phase inversion circuit 80 is disposed at the subsequent stage, a large output current can be obtained by providing the phase inversion circuit 80 with an output buffer function.
第 2 4図( B )には 2つの移相回路の間に位相反転回路 80を配置した構成が示さ れているように、 中間に位相反転回路 80を配璽した場合には、 2つの移相回路間 の相互干渉を完全に防止することができる。  As shown in FIG. 24 (B), a configuration in which the phase inverting circuit 80 is arranged between the two phase shifting circuits is shown. Mutual interference between the phase circuits can be completely prevented.
第 2 4図( C )には 2つの移相回路の前段に位相反転回路 80を K置した構成が示 されているように、 前段に位相反転回路 80を配置した場台には、 前段の移相回路 に対する帰還インピーダンス素子 70 aの影響を最小限に抑えることができる。 また、 上述した各実施形態において示した移相回路には可変抵抗 16あるいは 36 が含まれている。 これらの可変抵抗 16、 36は、 具体的には接台型あるいは M O S 型の F E Tを用いて実現することができる。  As shown in FIG. 24 (C), a configuration in which the phase inverting circuit 80 is placed in front of the two phase shift circuits is shown. The influence of the feedback impedance element 70a on the phase shift circuit can be minimized. Further, the phase shift circuit shown in each of the above embodiments includes the variable resistor 16 or 36. Specifically, these variable resistors 16 and 36 can be realized using a mounting type or MOS type FET.
第 2 5図は、 C R回路を有する 2種類の移相回路 10 Cあるいは 30 C内の可変抵 抗 16あるいは 36を F E Tに置き換えた場合の移相回路の榱成を示す図である。 第 2 5図(A )には、 移相回路 10 Cにおいて可変抵抗 16を F E Tに置き換えた構成が 示されている。 第 2 5図(B )には、 移相回路 30 Cにおいて可変抵抗 36を F E丁に 置き換えた構成が示されている。 FIG. 25 is a diagram showing the composition of the phase shift circuit when the variable resistors 16 or 36 in the two types of phase shift circuits 10 C or 30 C having CR circuits are replaced with FETs. FIG. 25 (A) shows a configuration in which the variable resistor 16 is replaced with an FET in the phase shift circuit 10C. Fig. 25 (B) shows that variable resistor 36 is connected to FE in phase shift circuit 30C. The replaced configuration is shown.
同様に、 第 26図は LR回路を有する 2種類の移相回路 10Lあるいは 30L内の 可変抵抗 16あるいは 36を FETに置き換えた場合の移相回路の構成を示す図であ る。 第 26図(A)には、 移相回路 10Lにおいて可変抵抗 16を FETに置き換えた 構成が示されている。 第 26図(B)には、 移相回路 30Lにおいて可変抵抗 36を F ETに置き換えた構成が示されている。  Similarly, FIG. 26 is a diagram showing the configuration of a phase shift circuit in which the variable resistor 16 or 36 in the two types of phase shift circuits 10L or 30L having an LR circuit is replaced with an FET. FIG. 26 (A) shows a configuration in which the variable resistor 16 is replaced with an FET in the phase shift circuit 10L. FIG. 26 (B) shows a configuration in which the variable resistor 36 is replaced with a FET in the phase shift circuit 30L.
このように、 FETのソース · ドレイン間に形成されるチャネルを抵抗体とし て利用して可変抵抗 16あるいは 36の代わりに使用すると、 ゲート電圧を可変に制 御してこのチャネル抵抗をある範囲で任意に変化させて各移相回路における位相 シフト量を変えることができる。 したがって、 各発振器において一巡する信号の 位相シフ ト量が 0° となる周波数を変えることができるため、 発振周波数を任意 に変更することができる。  Thus, if the channel formed between the source and drain of the FET is used as a resistor and used instead of the variable resistor 16 or 36, the gate voltage is variably controlled and this channel resistance is controlled within a certain range. The amount of phase shift in each phase shift circuit can be changed arbitrarily. Therefore, since the frequency at which the phase shift amount of the signal that makes a round in each oscillator becomes 0 ° can be changed, the oscillation frequency can be arbitrarily changed.
なお、 第 25図あるいは第 26図に示した各移相回路は、 可変抵抗を 1つの F ET、 すなわち pチャネルあるいは nチャネルの FETによって構成したが、 p チャネルの F E Tと nチャネルの F E Tとを並列接続して 1つの可変抵抗を構成 するようにしてもよい。 抵抗値を可変する場台にはこのゲー卜電圧の大きさを変 えればよい。 このように、 2つの FETを組み合わせて可変抵抗を構成すること により、 FETの非線形領域の改善を行なうことができるため、 発振出力の歪み を少なくすることができる。  In each of the phase shift circuits shown in FIG. 25 or FIG. 26, the variable resistor is constituted by one FET, that is, a p-channel or n-channel FET, but the p-channel FET and the n-channel FET are connected. One variable resistor may be configured by connecting in parallel. The magnitude of the gate voltage may be changed in a case where the resistance value is varied. In this way, by combining two FETs to form a variable resistor, the non-linear region of the FETs can be improved, and the distortion of the oscillation output can be reduced.
また、 上述した各実施形態において示した移相回路 10Cあるいは 30Cは、 キヤ パシタ 14あるいは 34と直列に接铳された可変抵抗 16あるいは 36の抵抗値を変化さ せて位相シフト量を変化させることにより全体の発振周波数を変えるようにした が、 キャパシタ 14、 34を可変容量素子によって形成し、 その静電容量を変化させ ることにより全体の発振周波数を変えるようにしてもよい。  In addition, the phase shift circuit 10C or 30C shown in each of the above-described embodiments changes the phase shift amount by changing the resistance value of the variable resistor 16 or 36 connected in series with the capacitor 14 or 34. Although the entire oscillation frequency is changed by the above, the entire oscillation frequency may be changed by forming the capacitors 14 and 34 by variable capacitance elements and changing the capacitance.
第 27図は、 各実施形態において示した移相回路 10Cあるいは 30C内のキャパ シタ 14あるいは 34を可変容量ダイォードに置き換えた場台の移相回路の構成を示 す図である。 第 27図(A)には、 第 1図等に示した一方の移相回路 10Cにおいて、 可変抵抗 16を固定抵抗に置き換えるとともにキャパシタ 14を可変容量ダイォード に置き換えた構成が示されている。 第 27図(B)には、 第 1図等に示した他方の 移相回路 30 Cにおいて、 可変抵抗 36を固定抵抗に置き換えるとともにキャパシタ 34を可変容量ダイォードに置き換えた構成が示されている。 FIG. 27 is a diagram showing a configuration of a phase shift circuit of a base in which the capacitor 14 or 34 in the phase shift circuit 10C or 30C shown in each embodiment is replaced with a variable capacitance diode. FIG. 27 (A) shows a configuration in which the variable resistor 16 is replaced with a fixed resistor and the capacitor 14 is replaced with a variable capacitance diode in one of the phase shift circuits 10C shown in FIG. 1 and the like. Figure 27 (B) shows the other In the phase shift circuit 30C, a configuration is shown in which the variable resistor 36 is replaced with a fixed resistor and the capacitor 34 is replaced with a variable capacitance diode.
なお、 第 2 7図(A )、 (B )において、 可変容量ダイオードに直列に接続された キャパシタは、 可変容量ダイォードのアノード ·カソード間に逆バイアス電圧を 印加する際にその直流電流を阻止するためのものであり、 そのインピーダンスは 動作周波数において極めて小さく、 すなわち大きな静電容量を有している。 また、 第 2 7図(A)、 (B )に示したキャパシタの両端の電位は直流成分をみると一定で あるため、 交流成分の振幅より大きな逆バイアス電圧をアノード ·カソード間に 印加することにより、 各可変容量ダイォードを容量可変のキャパシタとして機能 させることができる。  In FIGS. 27 (A) and (B), the capacitor connected in series with the variable capacitance diode blocks its direct current when applying a reverse bias voltage between the anode and cathode of the variable capacitance diode. The impedance is extremely small at the operating frequency, that is, it has a large capacitance. Since the potential at both ends of the capacitor shown in Figs. 27 (A) and (B) is constant when viewed from the DC component, a reverse bias voltage larger than the amplitude of the AC component must be applied between the anode and cathode. Thus, each variable capacitance diode can function as a variable capacitance capacitor.
このように、 キャパシタ 14あるいは 34を可変容量ダイオードで構成し、 そのァ ノード ·カソード間に印加する逆バイアス電圧の大きさを可変に制御してこの可 変容量ダイォードの静電容量をある範囲で任意に変化させて各移相回路における 位相シフ ト量を変えることができる。 したがって、 各発振器において一巡する信 号の位相シフ ト量が 0 ° となる周波数を変えることができ、 発振器の発振周波数 を任意に変更することができる。  In this way, the capacitor 14 or 34 is composed of a variable capacitance diode, and the magnitude of the reverse bias voltage applied between the anode and the cathode is variably controlled so that the capacitance of the variable capacitance diode is within a certain range. The phase shift amount in each phase shift circuit can be changed arbitrarily. Therefore, it is possible to change the frequency at which the phase shift amount of the signal that makes a round in each oscillator becomes 0 °, and it is possible to arbitrarily change the oscillation frequency of the oscillator.
ところで、 上述した第 2 7図(A)、 (B )では可変容量素子として可変容量ダイ ォードを用いたが、 ソースおよびドレインを直流的に固定電位に接続するととも にゲートに可変電圧を印加した F E Tを用いるようにしてもよい。 上述したよう に、 第 2 7図(A )、 (B )に示した可変容量ダイオードの両端電位は直流的に固定 されているため、 これらの可変容量ダイォードを上述した F E Tに置き換えるだ けでよく、 ゲートに印加する電圧を可変することによりゲート容量、 すなわち F E Tが有する静電容量を変えることができる。  By the way, in FIGS. 27 (A) and (B) described above, a variable capacitance diode was used as the variable capacitance element, but the source and the drain were connected to a fixed potential in a DC manner, and a variable voltage was applied to the gate. FETs may be used. As described above, since the potentials at both ends of the variable capacitance diodes shown in FIGS. 27 (A) and (B) are fixed in a DC manner, these variable capacitance diodes need only be replaced with the FETs described above. By changing the voltage applied to the gate, the gate capacitance, that is, the capacitance of the FET can be changed.
また、 上述した第 2 7図(A )、 (B )では可変容量ダイオードの静電容量のみを 可変したが、 同時に可変抵抗 16あるいは 36の抵抗値を可変するようにしてもよい。 第 2 7図(C )には、 第 1図等に示した一方の移相回路 10 Cにおいて、 可変抵抗 16 を用いるとともにキャパシタ 14を可変容量ダイォードに置き換えた構成が示され ている。 同図(D)には、 第 1図等に示した他方の移相回路 30 Cにおいて、 可変抵 抗 36を用いるとともにキャパシタ 34を可変容量ダイォードに置き換えた構成が示 されている。 これらにおいて可変容量ダイォードをゲ一ト容量可変の F E Tに置 き換えてもよいことは当然である。 Although only the capacitance of the variable capacitance diode is varied in FIGS. 27 (A) and (B), the resistance of the variable resistor 16 or 36 may be varied at the same time. FIG. 27 (C) shows a configuration in which the variable resistor 16 is used and the capacitor 14 is replaced with a variable capacitance diode in one of the phase shift circuits 10C shown in FIG. 1 and the like. FIG. 2D shows a configuration in which a variable resistor 36 is used and the capacitor 34 is replaced with a variable capacitance diode in the other phase shift circuit 30 C shown in FIG. 1 and the like. Have been. In these, it is natural that the variable capacitance diode may be replaced with a variable gate capacitance FET.
また、 第 2 7図(C)、 (D)に示した可変抵抗を第 2 5図に示したように F E T のチヤネル抵抗を利用して形成することができることはいうまでもない。 特に、 pチャネルの F E Tと nチャネルの F E Tとを並列接铳して 1つの可変抵抗を構 成した場合には、 F E Tの非線形領域の改善を行なうことができるため、 発振信 号の歪みを少なくすることができる。  It goes without saying that the variable resistors shown in FIGS. 27 (C) and (D) can be formed by utilizing the channel resistance of FET as shown in FIG. In particular, when a p-channel FET and an n-channel FET are connected in parallel to form a single variable resistor, the nonlinear region of the FET can be improved, so that distortion of the oscillation signal is reduced. can do.
このように、 可変抵抗と可変容量素子を組み合わせて移相回路を構成した場合 であっても、 可変抵抗の抵抗値および可変容量素子の静電容量をある範囲で任意 に変化させて各移相回路における位相シフト量を変えることができる。 したがつ て、 各発振器において一巡する信号の位相シフ ト量が 0 ° となる周波数を変える ことができ、 発振周波数を任意に変更することができる。  As described above, even when the phase shift circuit is configured by combining the variable resistor and the variable capacitance element, each phase shift is performed by arbitrarily changing the resistance value of the variable resistance and the capacitance of the variable capacitance element within a certain range. The amount of phase shift in the circuit can be changed. Therefore, the frequency at which the phase shift amount of the signal that goes round in each oscillator becomes 0 ° can be changed, and the oscillation frequency can be arbitrarily changed.
同様に、 上述した各実施形態において示した移相回路 10 Lあるいは 30 Lは、 ィ ンダクタ 17ある t、は 37と直列に接続された可変抵抗 16あるいは 36の抵抗値を変化 させて位相シフト量を変化させることにより全体の発振周波数を変えるようにし ナこが、 イングクタ 17、 37を可変インダクタによって形成し、 そのインダクタンス を変化させることにより全体の発振周波数を変えるようにしてもよい。  Similarly, the phase shift circuit 10 L or 30 L shown in each of the above-described embodiments is configured such that the phase shift amount is obtained by changing the resistance value of the variable resistor 16 or 36 connected in series with the inductor 17. Inktors 17 and 37 may be formed by a variable inductor, and the overall oscillation frequency may be changed by changing the inductance.
第 2 8図は、 各実施形態において示した移相回路 10 Lあるいは 30 L内のィンダ クタ 17あるいは 37を可変ィンダクタに置き換えた場合の移相回路の構成を示す図 である。  FIG. 28 is a diagram showing a configuration of a phase shift circuit when the inductor 17 or 37 in the phase shift circuit 10 L or 30 L shown in each embodiment is replaced with a variable inductor.
第 2 8図(A )には、 第 9図等に示した一方の移相回路 10 Lにおいて、 可変抵抗 16を固定抵抗に置き換えるとともにィンダクタ 17を可変ィンダクタ 17 aに匮き換 えた構成が示されている。 第 2 8図(B )には、 第 9図等に示した他方の移相回路 30 Lにおいて、 可変抵抗 36を固定抵抗に置き換えるとともにィンダクタ 37を可変 ィンダクタ 37 aに置き換えた構成が示されている。  Fig. 28 (A) shows a configuration in which the variable resistor 16 is replaced with a fixed resistor and the inductor 17 is replaced with a variable inductor 17a in one of the phase shift circuits 10L shown in Fig. 9 and the like. Have been. FIG. 28 (B) shows a configuration in which the variable resistor 36 is replaced with a fixed resistor and the inductor 37 is replaced with a variable inductor 37a in the other phase shift circuit 30L shown in FIG. 9 and the like. I have.
このように、 ィンダクタ 17あるいは 37を可変イングクタ 17 aあるいは 37 aに置 き換えて、 それらが有するィンダクタンスをある範囲で任意に変化させて各移相 回路における位相シフ ト量を変えることができる。 したがって、 各発振器におい て一巡する信号の位相シフ ト量が 0。 となる周波数を変えることができ、 発振周 波数を任意に変更することができる。 As described above, the inductor 17 or 37 is replaced with the variable inctor 17a or 37a, and the inductance of the inductor 17 or 37 can be changed arbitrarily within a certain range to change the amount of phase shift in each phase shift circuit. . Therefore, the phase shift amount of the signal that goes round in each oscillator is 0. The oscillation frequency can be changed The wave number can be changed arbitrarily.
ところで、 上述した第 2 8図(A )、 (B )では可変インダクタ 17 aあるいは 37 a のィンダクタンスのみを可変したが、 同時に可変抵抗 16あるいは 36の抵抗値を可 変するようにしてもよい。 第 2 8図(C )には、 第 9図等に示した移相回路 10 Lに おいて、 可変抵抗 16を用いるとともにィンダクタ 17を可変ィンダクタ 17 aに置き 換えた構成が示されている。 第 2 8図(D )には、 第 9図等に示した移相回路 30 L において、 可変抵抗 36を用いるとともにイングクタ 37を可変インダクタ 37 aに置 き換えた構成が示されている。  By the way, in FIGS. 28 (A) and (B) described above, only the inductance of the variable inductor 17a or 37a is changed, but the resistance of the variable resistor 16 or 36 may be changed at the same time. . FIG. 28 (C) shows a configuration in which the variable resistor 16 is used and the inductor 17 is replaced by the variable inductor 17a in the phase shift circuit 10L shown in FIG. 9 and the like. FIG. 28 (D) shows a configuration in which, in the phase shift circuit 30L shown in FIG. 9 and the like, a variable resistor 36 is used and the ingktor 37 is replaced with a variable inductor 37a.
また、 第 2 8図(C )、 (D )に示した可変抵抗を第 2 6図に示したように F E T のチヤネル抵抗を利用して形成することができることはいうまでもない。 特に、 pチャネルの F E Tと nチャネルの F E Tとを並列接続して 1つの可変抵抗を構 成した場台には、 F E Tの非線形領域の改善を行なうことができるため、 発振信 号の歪みを少なくすることができる。  It goes without saying that the variable resistors shown in FIGS. 28 (C) and (D) can be formed by utilizing the channel resistance of FET as shown in FIG. In particular, when a p-channel FET and an n-channel FET are connected in parallel to form a single variable resistor, the nonlinear region of the FET can be improved, thus reducing oscillation signal distortion. can do.
このように、 可変抵抗と可変ィンダクタを組み合わせて移相回路を構成した場 合であっても、 可変抵抗の抵抗値および可変ィンダクタのィンダクタンスをある 範囲で任意に変化させて各移相回路における位相シフ卜量を変えることができる。 したがって、 各発振器において一巡する信号の位相シフト量が 0。 となる周波数 を変えることができ、 発振周波数を任意に変更することができる。  As described above, even when the phase shift circuit is configured by combining the variable resistor and the variable inductor, the resistance value of the variable resistor and the inductance of the variable inductor are arbitrarily changed within a certain range, and the phase shift circuit in each phase shift circuit is changed. The amount of phase shift can be changed. Therefore, the phase shift amount of the signal that makes a round in each oscillator is 0. The oscillation frequency can be arbitrarily changed.
また、 上述したように可変抵抗や可変容量素子あるいは可変インダクタを用い る場台の他、 素子定数が異なる複数の抵抗やキャパシタあるいはィンダクタを用 意しておいて、 スィッチを切り換えることにより、 これら複数の素子の中から 1 つあるいは複数を選ぶようにしてもよい。 この場台にはスィツチ切り換えにより 接続する素子の個数および接铳方法 (直列接続、 並列接铳あるいはこれらの組み 台わせ) によって、 素子定数を不連铳に切り換えることができる。  In addition, as described above, in addition to a platform using a variable resistor, a variable capacitor, or a variable inductor, a plurality of resistors, capacitors, or inductors having different element constants are provided, and by switching the switches, these plural One or more of the elements may be selected. In this case, the element constants can be switched discontinuously depending on the number of elements connected by switch switching and the connection method (series connection, parallel connection or a combination of these).
例えば、 可変抵抗の代わりに抵抗値が R、 2 R、 4 R、 …といった 2の n乗の 系列の複数の抵抗を用意しておいて、 1つある t、は任意の複数を選択して直列接 続することにより、 等間隔の抵抗値の切り換えをより少ない素子で容易に実現す ることができる。 同様に、 キャパシタの代わりに静電容量が C、 2 C、 4 C、 … といった 2の n乗の系列の複数のキャパシタを用意しておいて、 1つあるいは任 意の複数を選択して並列接続することにより、 等間隔の静電容量の切り換えをよ り少ない素子で容易に実現することができる。 For example, instead of a variable resistor, prepare a plurality of resistors in a series of 2 n, such as R, 2 R, 4 R,…. By connecting in series, switching of resistance values at equal intervals can be easily realized with fewer elements. Similarly, instead of capacitors, prepare multiple capacitors of a series of 2 n, such as C, 2 C, 4 C,… By selecting a desired number and connecting them in parallel, it is possible to easily realize the switching of the capacitance at equal intervals with a smaller number of elements.
第 2 9図は、 第 2 8図に示した可変ィンダクタ 17 aの具体例を示す図であり、 半導体基板上に形成された平面構造の概略が示されている。 なお、 同図に示す可 変ィンダクタ 17 aの構造は、 そのまま可変ィンダクタ 37 aにも適用することがで さる。  FIG. 29 is a diagram showing a specific example of the variable inductor 17a shown in FIG. 28, and schematically shows a planar structure formed on a semiconductor substrate. Note that the structure of the variable inductor 17a shown in the figure can be applied to the variable inductor 37a as it is.
第 2 9図に示す可変ィンダクタ 17 aは、 半導体基板 110上に形成された渦巻き 形状のィンダクタ導体 112と、 その外周を周回するように形成された制御用導体 1 14と、 これらィンダクタ導体 112および制御用導体 114の両方を覆うように形成さ れた絶縁性磁性体 118とにより構成されている。  The variable inductor 17a shown in FIG. 29 includes a spiral inductor conductor 112 formed on a semiconductor substrate 110, a control conductor 114 formed around the outer periphery of the spiral inductor conductor 112, and these inductor conductors 112 and An insulating magnetic body 118 is formed so as to cover both the control conductors 114.
上述した制御用導体 114は、 制御用導体 114の両端に可変のバイアス電圧を印加 するために可変電圧電源 116が接続され、 この可変電圧電源 116によって印加する 直流バイアス電圧を可変に制御することにより、 制御用導体 114に流れるバイァ ス電流を変化させることができる。  The above-described control conductor 114 is connected to a variable voltage power supply 116 for applying a variable bias voltage to both ends of the control conductor 114, and variably controls the DC bias voltage applied by the variable voltage power supply 116. The bias current flowing through the control conductor 114 can be changed.
また、 半導体基板 110は、 例えば n型シリコン基板 (n— S i基板) やその他 の半導体材料 (例えばゲルマニウムやアモルファスシリコン等の非晶質材料) が 用いられる。 また、 インダクタ導体 112は、 アルミニウムや金等の金属薄膜ある いはポリシリコン等の半導体材料を渦巻き形状に形成されている。  The semiconductor substrate 110 is, for example, an n-type silicon substrate (n-Si substrate) or another semiconductor material (for example, an amorphous material such as germanium or amorphous silicon). Further, the inductor conductor 112 is formed of a metal thin film such as aluminum or gold, or a semiconductor material such as polysilicon in a spiral shape.
なお、 第 2 9図に示した半導体基板 110には、 可変インダクタ 17 aの他に第 9 図等に示した発振器の他の棣成部品が形成されている。  In addition to the variable inductor 17a, other components for the oscillator shown in FIG. 9 and the like are formed on the semiconductor substrate 110 shown in FIG. 29.
第 3 0図は、 第 2 9図に示した可変インダクタ 17 aのインダクタ導体 112およ び制御用導体 114の形状をさらに詳細に示す図であり、 内周側に位置するイング クタ導体 112は、 所定ターン数 (例えば約 4ターン) の渦巻き形状に形成されて おり、 その両端には 2つの端子電極 122、 124が接続されている。 同様に、 外周側 に位置する制御用導体 114は、 所定ターン数 (例えば約 2ターン) の渦巻き形状 に形成されており、 その両端には 2つの制御電極 126、 128が接铙されている。 第 3 1図は、 第 3 0図の A— A線拡大断面図であり、 インダクタ導体 112と制 御用導体 114を含む絶縁性磁性体 118の横断面が示されているように、 半導体基板 110表面に絶縁性の磁性体膜 118 aを介してィンダクタ導体 112および制御用導体 1 14が形成されており、 さらにその表面に絶縁性の磁性体膜 118 bが被覆形成され ている。 これら 2つの磁性体膜 118 a、 118 bによって第 2 9図に示した絶縁性磁 性体 118が形成されている。 FIG. 30 is a diagram showing in more detail the shapes of the inductor conductor 112 and the control conductor 114 of the variable inductor 17a shown in FIG. 29, and the inner conductor 112 located on the inner peripheral side is It is formed in a spiral shape with a predetermined number of turns (for example, about 4 turns), and two terminal electrodes 122 and 124 are connected to both ends. Similarly, the control conductor 114 located on the outer peripheral side is formed in a spiral shape having a predetermined number of turns (for example, about two turns), and two control electrodes 126 and 128 are connected to both ends. FIG. 31 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA of FIG. 30. As shown in the cross section of the insulating magnetic body 118 including the inductor conductor 112 and the control conductor 114, FIG. Inductor conductor 112 and control conductor 1 via insulating magnetic film 118a on the surface 14 are formed, and the surface thereof is coated with an insulating magnetic film 118b. The two magnetic films 118a and 118b form the insulating magnetic material 118 shown in FIG.
例えば、 磁性体膜 118 a、 118 bとしては、 ガンマ ·フヱライ トゃバリウム ·フ Xライト等の各種磁性体膜を用いることができる。 また、 これらの磁性体膜の材 質や形成方法については各種のものが考えられ、 例えば、 F e O等を真空蒸着し て磁性体膜を形成する方法や、 その他分子線エピタキシー法 (M B E法) 、 化学 気相成長法 (C V D法) 、 スパッタ法等を用いて磁性体膜を形成する方法等があ る。  For example, as the magnetic films 118a and 118b, various magnetic films such as gamma-fluorite-barium-fluorite can be used. Various materials and methods for forming these magnetic films are conceivable. For example, a method of forming a magnetic film by vacuum-depositing FeO or the like, a method using other molecular beam epitaxy (MBE method), and the like. ), A method of forming a magnetic film using a chemical vapor deposition method (CVD method), a sputtering method, or the like.
なお、 絶縁膜 130は、 非磁性体材料によって形成されており、 インダクタ導体 1 12および制御用導体 114の各周回部分の間を覆っている。 このようにして各周回 部分間の磁性体膜 118 a、 118 bを排除することにより、 各周回部分間に生じる漏 れ磁束を最小限に抑えることができるため、 イングクタ導体 112が発生する磁束 'を有効に利用して大きなィンダクタンスを有する可変ィンダクタ 17 aを実現する ことができる。  Note that the insulating film 130 is formed of a non-magnetic material, and covers the space between each of the inductor conductor 112 and the control conductor 114. By eliminating the magnetic films 118a and 118b between the orbital portions in this way, it is possible to minimize the leakage magnetic flux generated between the orbital portions. The variable inductor 17a having a large inductance can be realized by effectively utilizing the above.
このように、 第 2 9図等に示した可変インダクタ 17 aは、 イングクタ導体 112 と制御用導体 114とを覆うように絶縁性磁性体 118 (磁性体膜 118 a、 118 b ) 力く形 成されており、 制御用導体 114に流す直流バイァス電流を可変に制御することに より、 上述した絶緣性磁性体 118を磁路とするインダクタ導体 112の飽和磁化特性 が変化し、 ィンダクタ導体 112が有するィンダクタンスが変化する。  As described above, the variable inductor 17a shown in FIG. 29 and the like is formed so that the insulating magnetic body 118 (magnetic film 118a, 118b) is formed so as to cover the ink conductor 112 and the control conductor 114. By variably controlling the DC bias current flowing through the control conductor 114, the saturation magnetization characteristics of the inductor conductor 112 having the above-described insulative magnetic body 118 as a magnetic path change, and the inductor conductor 112 has The inductance changes.
したがって、 ィンダクタ導体 112のィンダクタンスそのものを直接変化させる ことができ、 しかも、 半導体基板 110上に薄膜形成技術や半導体 K造技術を用い て形成することができるため製造が容易となる。 さらに、 半導体基板 110上には 発振器の他の構成部品を形成することも可能であるため、 各実施形態の発振器の 全体を集積化によって一体形成する場台に適している。  Therefore, the inductance itself of the inductor conductor 112 can be directly changed, and furthermore, the inductor conductor 112 can be formed on the semiconductor substrate 110 by using a thin film forming technique or a semiconductor K fabrication technique, thereby facilitating the manufacturing. Further, since other components of the oscillator can be formed on the semiconductor substrate 110, it is suitable for a base on which the entire oscillator of each embodiment is integrally formed by integration.
なお、 第 2 9図等に示した可変インダクタ 17 aは、 第 3 2図あるいは第 3 3図 に示すように、 イングクタ導体 112と制御用導体 114とを交互に周回させたり、 ィ ンダクタ導体 112と制御用導体 114とを重ねて形成するようにしてもよい。 いずれ の埸台であっても、 制御用導体 114に流す直流バイアス電流を変化させることに より絶縁性磁性体 118の飽和磁化特性を変えることができ、 ィンダクタ導体 112が 有するインダクタンスをある範囲で変化させることができる。 Note that the variable inductor 17a shown in FIG. 29 and the like, as shown in FIG. 32 or FIG. 33, alternately circulates the ink conductor 112 and the control conductor 114, or And the control conductor 114 may be overlapped. Regardless of the type, the DC bias current flowing through the control conductor 114 is changed. The saturation magnetization characteristics of the insulating magnetic body 118 can be changed, and the inductance of the inductor conductor 112 can be changed within a certain range.
また、 第 2 9図等に示した可変インダクタ 17 aは、 半導体基板 110上にインダ クタ導体 112等を形成する場合を例にとり説明したが、 セラミックス等の絶縁性 あるいは導電性の各種基板上に形成するようにしてもよい。  Also, the variable inductor 17a shown in FIG. 29 and the like has been described by taking as an example the case where the inductor conductor 112 and the like are formed on the semiconductor substrate 110, but the variable inductor 17a is formed on various insulating or conductive substrates such as ceramics. It may be formed.
また、 磁性体膜 118 a、 118 bとして絶縁性材料を用いたが、 メタル粉 (M P ) のような導電性材料を用いるようにしてもよい。 但し、 このような導電性の磁性 体膜を上述した絶縁性の磁性体膜 118 a等に置き換えて使用すると、 インダクタ 導体 112等の各周回部分が短絡されてィンダクタ導体として機能しなくなるため、 各ィンダクタ導体と導電性の磁性体膜との間を電気的に絶縁する必要がある。 こ の絶縁方法としては、 ィンダクタ導体 112等を酸化して絶縁酸化膜を形成する方 法や、 化学気相法等によりシリコン酸化膜あるいは窒化膜を形成する方法等があ る。  Further, although an insulating material is used as the magnetic films 118a and 118b, a conductive material such as metal powder (MP) may be used. However, if such a conductive magnetic film is used in place of the above-mentioned insulating magnetic film 118a or the like, each orbital portion of the inductor conductor 112 or the like is short-circuited and does not function as an inductor conductor. It is necessary to electrically insulate the inductor conductor from the conductive magnetic film. As the insulating method, there are a method of forming an insulating oxide film by oxidizing the inductor conductor 112 and the like, and a method of forming a silicon oxide film or a nitride film by a chemical vapor deposition method or the like.
特に、 メタル粉等の導電性材料は、 ガンマ ·フ Xライ ト等の絶縁性材料に比べ ると透磁率が大きいため、 大きなィンダクタンスを確保することができる利点が ある。  In particular, conductive materials such as metal powder have an advantage of being able to secure a large inductance since they have higher magnetic permeability than insulating materials such as gamma-flight.
また、 第 2 9図等に示した可変インダクタ 17 aは、 イングクタ導体 112と制御 用導体 114の両方の全体を絶縁性磁性体 118で覆うようにしたが、 一部のみを覆つ て磁路を形成するようにしてもよい。  In the variable inductor 17a shown in FIG. 29 and the like, the entirety of both the ink conductor 112 and the control conductor 114 is covered with the insulating magnetic material 118. May be formed.
第 3 4図は、 絶縁性磁性体 118を部分的に形成した可変インダクタを示す図で あって、 絶縁性磁性体 118がィンダクタ導体 112と制御用導体 114の一部を覆うよ うに形成されており、 この部分的に形成された絶緣性磁性体 118によって磁路が 形成される。 このように、 磁路となる絶緣性磁性体 (あるいは導電性磁性体でも よい) 118を部分的に形成した場合には、 磁路が狭まることによりイングクタ導 体 112および制御用導体 114によって生じる磁束が飽和しやすくなる。 したがって、 制御用導体 114に少ないバイアス電流を流した場台であっても磁束が飽和し、 少 ないバイアス電流を可変に制御することによりィンダクタ導体 112のィンダクタ ンスを変えることができる。 このため、 制御系の回 樣成を簡略化することがで さる。 また、 第 2 9図等に示した可変イングクタ 17 aは、 インダクタ導体 112と制御 用導体 114とを同心状に巻回して形成したが、 これら各導体を半導体基板 110表面 の隣接した位置に形成してそれらの間を絶縁性あるいは導電性の磁性体によって 形成した磁路によって磁気桔台させてもよい。 FIG. 34 is a diagram showing a variable inductor in which an insulating magnetic body 118 is partially formed. The insulating magnetic body 118 is formed so as to cover a part of the inductor conductor 112 and a part of the control conductor 114. A magnetic path is formed by the insulative magnetic body 118 formed partially. As described above, when the insulative magnetic material (or conductive magnetic material) 118 serving as a magnetic path is partially formed, the magnetic path is narrowed, so that the magnetic flux generated by the ingta conductor 112 and the control conductor 114 is reduced. Is likely to be saturated. Therefore, the magnetic flux saturates even on a stage where a small bias current flows through the control conductor 114, and the inductance of the inductor conductor 112 can be changed by variably controlling the small bias current. For this reason, the control system can be simplified. In addition, the variable inctor 17a shown in FIG. 29 and the like is formed by concentrically winding an inductor conductor 112 and a control conductor 114, and these conductors are formed at adjacent positions on the surface of the semiconductor substrate 110. Then, a magnetic path may be provided between them by a magnetic path formed of an insulating or conductive magnetic material.
第 3 5図は、 ィンダク夕導体と制御用導体とを隣接した位置に並べて形成した 場合の可変ィンダクタ 17 bの概略を示す平面図であって、 可変インダクタ 17 bは、 半導体基板 110上に形成された渦巻き形状のィンダクタ導体 112 aと、 このィンダ クタ導体 112 aと隣接した位置に形成された渦巻き形状の制御用導体 114 aと、 ィ ンダク夕導体 112 aと制御用導体 114 aの各渦巻き中心を ¾うように形成された絶 緣性磁性体 (あるいは導電性磁性体) 119とにより構成されている。  FIG. 35 is a plan view schematically showing a variable inductor 17b when an inductor conductor and a control conductor are arranged side by side, and the variable inductor 17b is formed on the semiconductor substrate 110. Spiral conductor 112a, a spiral control conductor 114a formed adjacent to the inductor conductor 112a, and a spiral conductor 112a and a control conductor 114a. It is composed of an insulative magnetic material (or a conductive magnetic material) 119 formed so as to have a center.
第 2 9図等に示した可変ィンダクタ 17 aと同様に、 制御用導体 114 aにはその 両端に可変のバイアス電圧を印加するために可変電圧電源 116が接続されており、 この可変電圧電源 116によって印加するバイアス電圧を可変に制御することによ り、 制御用導体 114 aに流れる所定のバイアス電流を変化させることができる。 第 3 6図は、 第 3 5図に示した可変ィンダクタ 17 bのィンダクタ導体 112 aお よび制御用導体 114 aの形状をさらに詳細に示した図であって、 ィンダクタ導体 1 12 aは、 所定ターン数 (例えば約 4ターン) の渦巻き形状に形成されており、 そ の両端には 2つの端子電極 122、 124が接铳されている。 同様に、 インダクタ導体 112 aに鳞接して配置された制御用導体 114 aは、 所定ターン数 (例えば約 2ター ン) の渦巻き形状に形成されており、 その両端には 2つの制御電極 126、 128が接 統されている。  As with the variable inductor 17a shown in FIG. 29 and the like, a variable voltage power supply 116 is connected to both ends of the control conductor 114a in order to apply a variable bias voltage. By controlling the applied bias voltage variably, a predetermined bias current flowing through the control conductor 114a can be changed. FIG. 36 is a diagram showing in more detail the shapes of the inductor conductor 112a and the control conductor 114a of the variable inductor 17b shown in FIG. 35. It is formed in a spiral shape having a number of turns (for example, about 4 turns), and two terminal electrodes 122 and 124 are connected to both ends thereof. Similarly, the control conductor 114a disposed in contact with the inductor conductor 112a is formed in a spiral shape having a predetermined number of turns (for example, about two turns), and two control electrodes 126 are provided at both ends. 128 are connected.
第 3 7図は、 第 3 6図の B— B線拡大断面図であり、 インダクタ導体 112 aと 制御用導体 114 aを含む絶緣性磁性体 119の横断面が示されているように、 半導体 基板 110表面に絶緣性の磁性体膜 119 aおよび絶緣性の非磁性体膜 132が形成され ており、 その表面にィンダクタ導体 112 aおよび制御用導体 114 aがそれぞれ形成 されている。 そして、 これらインダクタ導体 112 aと制御用導体 l aの各中心部 を貫くようにさらに表面に絶縁性の磁性体膜 119 bが被覆形成されている。 これ ら 2つの磁性体膜 119 a、 119 bによってィンダク夕導体 112 aと制御用導体 114 a の共通の磁路となる環状の磁性体 119が形成されている。 なお、 第 3 7図に示した絶縁性の非磁性体膜 132は、 磁性体膜 119 aとほぼ同じ 膜厚を有しており、 さらにそれらの表面においてインダクタ導体 112 aと制御用 導体 114 aのそれぞれをほぼ同じ高さに形成するためのものである。 したがって、 ィンダクタ導体 112 aおよび制御用導体 114 aに多少の段差が生じてもよい場合に は、 非磁性体膜 132を形成せずに、 半導体基板 110上に直接イングクタ導体 112 a および制御用導体 114 aの一部を形成するようにしてもよい。 FIG. 37 is an enlarged cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 36. As shown in FIG. 37, the cross section of the insulated magnetic body 119 including the inductor conductor 112a and the control conductor 114a is shown in FIG. An insulating magnetic film 119a and an insulating non-magnetic film 132 are formed on the surface of the substrate 110, and the inductor conductor 112a and the control conductor 114a are formed on the surface thereof. An insulating magnetic film 119b is further formed on the surface so as to penetrate through the respective central portions of the inductor conductor 112a and the control conductor la. The two magnetic films 119a and 119b form an annular magnetic body 119 that serves as a common magnetic path for the conductor 112a and the control conductor 114a. The insulating non-magnetic film 132 shown in FIG. 37 has substantially the same thickness as the magnetic film 119a, and further has an inductor conductor 112a and a control conductor 114a on their surfaces. Are formed at substantially the same height. Therefore, when a slight step may be generated between the inductor conductor 112a and the control conductor 114a, the inductor conductor 112a and the control conductor 114a are directly formed on the semiconductor substrate 110 without forming the nonmagnetic film 132. A portion of 114a may be formed.
また、 磁性体膜 119 a表面のィンダクタ導体 112 aおよび制御用導体 114 aの各 周回部分の間には、 第 2 9図等に示した可変インダクタ 17 aと同様に絶縁膜 130 が形成されている。 このように部分的に絶縁膜 130を充填して各周回部分間の磁 性体膜 119 a、 119 bを排除することにより、 各周回部分間に生じる漏れ磁束を最 小限に抑えることができるため、 インダクタ導体 112 aによって発生した磁束は、 そのほとんどが磁性体膜 119 a、 119 bを通って制御用導体 114 aと交差するよう になる。 したがって、 漏れ磁束を少なくすることにより、 インダクタ導体 112 a が発生する磁束を有効に利用して大きなィンダクタンスを得ることができる。  An insulating film 130 is formed between the orbiting portions of the inductor conductor 112a and the control conductor 114a on the surface of the magnetic film 119a, similarly to the variable inductor 17a shown in FIG. 29 and the like. I have. By partially filling the insulating film 130 and eliminating the magnetic films 119a and 119b between the orbital portions, it is possible to minimize the leakage magnetic flux generated between the orbital portions. Therefore, most of the magnetic flux generated by the inductor conductor 112a crosses the control conductor 114a through the magnetic films 119a and 119b. Therefore, by reducing the leakage magnetic flux, a large inductance can be obtained by effectively utilizing the magnetic flux generated by the inductor conductor 112a.
このように、 上述した可変イングクタ 17 bは、 インダクタ導体 112 aと制御用 導体 114 aの各渦巻き中心を通るように環状の絶縁性磁性体 119 (磁性体膜 119 a、 119 b ) が形成されている。 したがって、 制御用導体 114 aに流す直流バイアス電 流を可変に制御することにより、 上述した磁性体 119を磁路とするインダク夕導 体 112 aの飽和磁化特性が変化し、 インダクタ導体 112 aが有するィンダクタンス も変化する。  As described above, the above-described variable inctor 17b has the annular insulating magnetic material 119 (magnetic film 119a, 119b) formed so as to pass through the center of each spiral of the inductor conductor 112a and the control conductor 114a. ing. Therefore, by variably controlling the DC bias current flowing through the control conductor 114a, the saturation magnetization characteristics of the above-described inductor 112a having the magnetic body 119 as a magnetic path change, and the inductor conductor 112a becomes The resulting inductance also changes.
以上の各実施形態の発振器 1などを半導体基板上に形成した場合には、 移相回 路 10C、 30 C内のキャパシタ 14あるいは 34としてあまり大きな静電容量を設定す ることができない。 したがって、 半導体基板上に実際に形成したキャパシタの小 さな静電容量を、 回路を工夫することにより見かけ上大きくできれば、 時定数 T を大きな値に設定して発振周波数の低周波数化を図る際に都台がよい。  When the oscillator 1 or the like of each of the above embodiments is formed on a semiconductor substrate, it is not possible to set a very large capacitance as the capacitor 14 or 34 in the phase shift circuits 10C and 30C. Therefore, if the small capacitance of the capacitor actually formed on the semiconductor substrate can be apparently increased by devising the circuit, if the time constant T is set to a large value to reduce the oscillation frequency, The capital is good.
第 3 8図は、 第 1図等に示した移相回路 10C、 30 Cに用いたキャパシタ 14ある いは 34を素子単体ではなく回路によって構成した変形例を示す図であり、 実際に 半導体基板上に形成されるキャパシタの静電容量を見かけ上大きくみせる静電容 量変換回路として機能する。 なお、 第 3 8図に示した回? S全体が移相回路 10 Cあ るいは 30 Cに含まれるキャパシタ 14あるいは 34に対応している。 FIG. 38 is a diagram showing a modified example in which the capacitors 14 or 34 used in the phase shift circuits 10C and 30C shown in FIG. It functions as a capacitance conversion circuit that makes the capacitance of the capacitor formed on it look larger. Note that the entire circuit shown in Fig. 38 Or corresponding to capacitors 14 or 34 contained in 30C.
第 3 8図に示す静電容量変換回路 14 aは、 所定の静電容量 C 0を有するキャパ シタ 210と、 2つのオペアンプ 212、 214と、 4つの抵抗 216、 218、 220、 222とに より構成されている。  The capacitance conversion circuit 14a shown in FIG. 38 is composed of a capacitor 210 having a predetermined capacitance C0, two operational amplifiers 212 and 214, and four resistors 216, 218, 220 and 222. It is configured.
1段目のオペアンプ 212は、 出力端子と反転入力端子との間に抵抗 218 (この抵 抗値を R 18とする) が接続されており、 さらにこの反転入力端子が抵抗 216 (こ の抵抗碴を R 16とする) を介して接地されている。  In the operational amplifier 212 of the first stage, a resistor 218 (this resistance is R 18) is connected between the output terminal and the inverting input terminal, and the inverting input terminal is connected to the resistor 216 (this resistor 碴). To R 16).
1段目のオペアンプ 212の非反転入力端子に印加される電圧 E 1と出力端子に現 れる電圧 E 2との間には、  The voltage between the voltage E 1 applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 212 of the first stage and the voltage E 2 appearing at the output terminal is
E 2= ( 1 + } · Ε 1 —(36) の関係がある。 この 1段目のオペアンプ 212は、 主にインピーダンス変換を行な うバッファとして機能するものであり、 利得は 1であってもよい。 利得 1の場台 とは R lSZ R W Oのとき、 すなわち R 16を無限大 (抵抗 216を除去すればよい) 、 あるいは R 18を 0 Ω (直結すればよい) に設定する。 E 2 = (1 +} · Ε 1 — (36) The first-stage operational amplifier 212 mainly functions as a buffer that performs impedance conversion, and has a gain of 1 A field of unity gain is R lSZ RWO, that is, R 16 is set to infinity (the resistor 216 may be removed) or R 18 may be set to 0 Ω (a direct connection is required).
また、 2段目のオペアンプ 214は、 出力端子と反転入力端子との間に抵抗 222 (こ の抵抗碴を R22とする) が接続されているとともに反転入力端子と上述したオペ アンプ 212の出力端子との間に抵抗 220 (この抵抗値を R20とする) が接続されて おり、 さらに非反転入力端子が接地されている。  The operational amplifier 214 in the second stage has a resistor 222 (this resistor と す る is R22) connected between the output terminal and the inverting input terminal, and has an inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 212 described above. A resistor 220 (this resistance value is R20) is connected between this and the non-inverting input terminal is grounded.
2段目のオペアンプ 214の出力端子に現れる電圧を E 3とすると、 この電圧 E 3 と 1段目のオペアンプ 212の出力端子に現れる鼋圧 E 2との間には、  Assuming that the voltage appearing at the output terminal of the second-stage operational amplifier 214 is E3, the voltage between this voltage E3 and the voltage E2 appearing at the output terminal of the first-stage operational amplifier 212 is
E3=- If E 2 -(37) の関係がある。 このように 2段目のオペアンプ 214は皮転増幅器として機能する ものであり、 その入力側を高インピーダンスに設定するために 1段目のオペアン プ 212が使用されている。 E3 =-If E 2-(37) Thus, the second-stage operational amplifier 214 functions as a skin amplifier, and the first-stage operational amplifier 212 is used to set the input side of the operational amplifier to high impedance.
また、 このような接続がなされた 1段目のオペアンプ 212の非反 入力端子と 2段目のオペァンプ 214の出力端子との間には、 上述したように所定の静電容量 を有するキャパシタ 210が接铳されている。 第 38図に示した静電容量変換回路 14 aにおいて、 キャパシタ 210を除く回路 全体の伝達関数を K4とすると、 静電容量変換回路 14 aは第 39図に示す回路図 で表すことができる。 第 40図は、 これをミラーの定理によって変換した回路図 である。 As described above, the capacitor 210 having a predetermined capacitance is provided between the non-inverting input terminal of the first-stage operational amplifier 212 and the output terminal of the second-stage operational amplifier 214. Connected. In the capacitance conversion circuit 14a shown in FIG. 38, assuming that the transfer function of the entire circuit except for the capacitor 210 is K4, the capacitance conversion circuit 14a can be represented by a circuit diagram shown in FIG. FIG. 40 is a circuit diagram obtained by converting this by Miller's theorem.
第 39図に示したインピーダンス Z0を用いて第 40図に示したインピーダン ス Z1を表すと、  Using the impedance Z0 shown in FIG. 39 to represent the impedance Z1 shown in FIG.
Ζ1= Τ¾Γ -(38) となる。 ここで、 第 38図に示した静電容量変換回路 14 aの場合には、 インピー ダンス Z0= 1 ( j wCO) であり、 これを(38)式に代入して、 Ζ1 = Τ¾Γ- (38) . Here, in the case of the capacitance conversion circuit 14a shown in FIG. 38, the impedance Z0 = 1 (jwCO), and this is substituted into the equation (38) to obtain
1  1
zi= j wC0 zi = j wC0
1 -K4  1 -K4
■(39) j ω {(1 -K4)C0) ■ (39) j ω ((1 -K4) C0)
C = (l -K4)C0 …( ) となる。 この(40)式は、 静電容量変換回路 14aにおいてキャパシタ 210が有する 静電容量 COが見掛け上は (1一 K4) 倍になったことを示している。  C = (l -K4) C0… (). Equation (40) indicates that the capacitance CO of the capacitor 210 in the capacitance conversion circuit 14a has apparently increased by (1−K4) times.
したがって、 利得 K4が負の場合には常に (1一 K4) は 1より大きくなるため、 静電容置 COを大きいほうに変化させることができる。  Therefore, when the gain K4 is negative, (1-1 K4) is always larger than 1, so that the electrostatic capacitance CO can be changed to the larger one.
ところで、 第 38図に示した静電容量変換回路 aにおける増幅器の利得、 す なわちォペアンブ 212と 214の全体により構成される増幅器の利得 K4は、 (36)式 および (37)式から、 - (1+ fi^f " By the way, the gain of the amplifier in the capacitance conversion circuit a shown in FIG. 38, that is, the gain K4 of the amplifier composed of the whole of the operational amplifiers 212 and 214 is given by the following equation (36) and (37). (1+ fi ^ f "
となる。 この(41)式を(40)式に代入すると、
Figure imgf000053_0001
Becomes By substituting equation (41) into equation (40),
Figure imgf000053_0001
となる。 したがって、 4つの抵抗 216、 218、 220、 222の抵抗値を所定の値に設定 することにより、 2つの端子 224、 226間の見掛け上の静電容量 Cを大きくするこ とができる。 Becomes Therefore, by setting the resistance values of the four resistors 216, 218, 220, 222 to predetermined values, the apparent capacitance C between the two terminals 224, 226 can be increased. Can be.
また、 1段目のオペアンプ 212による増幅器の利得が 1の場台、 すなわち上述 したように R 16を無限大 (抵抗 216を除去) 、 あるいは R 18を 0 Ωに設定したと きであって R 18 R 16= 0の場合には、 上述した(42)式は簡略化されて、  Also, when the gain of the amplifier by the first-stage operational amplifier 212 is 1, that is, when R 16 is set to infinity (the resistor 216 is removed) or R 18 is set to 0 Ω as described above, R When 18 R 16 = 0, the above equation (42) is simplified,
R22  R22
C = ( 1 + —— ) C 0 (43)  C = (1 + ——) C 0 (43)
R20  R20
となる。 Becomes
第 4 1図は、 第 3 8図に示した第 1のオペアンプ 212の反転入力端子に接続さ れている抵抗 216を除去した静電容量変換回路 14 bの構成を示す図である。 この 場台には、 端子 224、 226間に現れる静電容量 Cは(43)式により表されるため、 R 22と R 20の比を変化させるだけで C 0を大き t、ほうに変化させることができる。  FIG. 41 is a diagram showing a configuration of the capacitance conversion circuit 14b in which the resistor 216 connected to the inverting input terminal of the first operational amplifier 212 shown in FIG. 38 is removed. In this table, the capacitance C appearing between the terminals 224 and 226 is expressed by the equation (43), so by simply changing the ratio between R22 and R20, C0 is changed to the larger t. be able to.
このように、 上述した静電容量変換回路 14 aあるいは 14 bは、 抵抗 220と抵抗 2 22との抵抗比 R 22Z R 20あるいは抵抗 216と抵抗 218との抵抗比 R 18ノ R 16を変え ることにより、 実際に半導体基板上に形成するキャパシタ 210の静電容量 C 0を見 掛け上大きい方に変換することができる。 そのため、 半導体基板上に第 1図等に 示した発振器 1等の全体を形成するような場合には、 半導体基板上に小さな静電 容量 C Oを有するキャパシタ 210を形成しておいて、 第 3 8図あるいは第 4 1図に 示した回路によって大きな静電容量 Cに変換することができ、 集積化に際して好 都台となる。  Thus, the above-described capacitance conversion circuit 14a or 14b changes the resistance ratio R22ZR20 of the resistance 220 and the resistance 222 or the resistance ratio R18 of the resistance 216 and the resistance 218 R16. Thus, the capacitance C 0 of the capacitor 210 actually formed on the semiconductor substrate can be converted to an apparently larger one. Therefore, when forming the whole of the oscillator 1 shown in FIG. 1 and the like on the semiconductor substrate, the capacitor 210 having a small capacitance CO is formed on the semiconductor substrate and the It can be converted to a large capacitance C by the circuit shown in Fig. 41 or Fig. 41, which is convenient for integration.
また、 抵抗 216、 218、 220、 222の中の少なくとも 1つ (第 4 1図に示した静電 容量変換回路 14 bの埸台は抵抗 220、 222の少なくとも 1つ) を可変抵抗により形 成することにより、 具体的には接台型や MO S型の F E Tあるいは pチャネル F E Tと πチャネル F E Tとを並列に接続して可変抵抗を形成することにより、 容 易に静電容量が可変の静電容量変換回路を形成することができる。 したがって、 この静電容量変換回路を第 2 7図に示した可変容量ダイォードの代わりに使用す ることにより、 位相シフ ト量をある範囲で任意に変化させることができる。 この ため、 発振器において一巡する信号の位相シフ ト量が 0 ° となる周波数を変える ことができ、 各実施形態の発振器の発振周波数を任意に変更することができる。 なお、 上述したように第 1段目のオペアンプ 212は入力インピーダンスを高く するためのバッファとして用いているため、 このオペアンプ 212をエミッタホロ ヮ回路あるいはソースホロワ回路に置き換えるようにしてもよい。 In addition, at least one of the resistors 216, 218, 220, and 222 (at least one of the resistors 220 and 222 is the capacitance conversion circuit 14b shown in FIG. 41) is formed by a variable resistor. Specifically, by forming a variable resistor by connecting a mounting type or MOS type FET or a p-channel FET and a π-channel FET in parallel, the capacitance can be easily changed. A capacitance conversion circuit can be formed. Therefore, by using this capacitance conversion circuit instead of the variable capacitance diode shown in FIG. 27, the amount of phase shift can be arbitrarily changed within a certain range. For this reason, the frequency at which the phase shift amount of the signal that makes a round in the oscillator becomes 0 ° can be changed, and the oscillation frequency of the oscillator of each embodiment can be arbitrarily changed. As described above, the first-stage operational amplifier 212 has a high input impedance. The operational amplifier 212 may be replaced by an emitter follower circuit or a source follower circuit.
第 4 2図は、 1段目にエミッタホロワ回路を用いた静電容量変換回路 14 cの構 成を示す図である。 同図に示す静電容量変換回路 14 cは、 第 3 8図に示した 1段 目のオペアンプ 212および 2つの抵抗 216、 218をバイポーラトランジスタと抵抗 からなるエミッタホロワ回路 228に置き換えた構成を有している。  FIG. 42 is a diagram showing a configuration of a capacitance conversion circuit 14c using an emitter follower circuit in the first stage. The capacitance conversion circuit 14c shown in FIG. 14 has a configuration in which the first-stage operational amplifier 212 and the two resistors 216 and 218 shown in FIG. 38 are replaced with an emitter follower circuit 228 composed of a bipolar transistor and a resistor. ing.
第 4 3図は、 1段目にソースホロワ回路を用 t、た静電容量変換回路 14 dの構成 を示す図である。 同図に示す静電容量変換回路 14 dは、 第 3 8図に示した 1段目 のォペアンプ 212および 2つの抵抗 216、 218を F E Tと抵抗からなるソースホロ ヮ回路 230に置き換えた構成を有している。  FIG. 43 is a diagram showing a configuration of a capacitance conversion circuit 14d using a source follower circuit in the first stage. The capacitance conversion circuit 14d shown in the figure has a configuration in which the first-stage operational amplifier 212 and the two resistors 216 and 218 shown in FIG. 38 are replaced with a source-hollow circuit 230 composed of a FET and a resistor. ing.
また、 上述した静電容量変換回路 14 c、 14 dのそれぞれは、 オペアンプ 214に 接続されている抵抗 220、 222の抵抗比を変えることにより端子 224、 226間の見掛 け上の静電容量 Cを任意に変化させることができる点は第 3 8図等に示した静電 容量変換回路 14 a等と同じである。 したがって、 抵抗 220、 222の少なくとも一方 を、 接台型や M O S型の F E Tあるいは pチャネル F E Tと nチャネル F E Tと を並列に接続した可変抵抗に置き換えることにより、 静電容量可変の静電容量変 換回路を構成することができ、 この静電容量変換回路を第 2 7図に示した可変容 量ダイォードの代わりに使用することにより、 位相シフト量をある範囲で任意に 変化させることができる。 このため、 各発振器において一巡する信号の位相シフ ト量が 0 ° となる周波数を変えることができ、 各実施形態の発振器の発振周波数 を任意に変更することができる。  Further, each of the above-mentioned capacitance conversion circuits 14 c and 14 d changes the apparent capacitance between the terminals 224 and 226 by changing the resistance ratio of the resistors 220 and 222 connected to the operational amplifier 214. The point that C can be changed arbitrarily is the same as the capacitance conversion circuit 14a shown in FIG. 38 and the like. Therefore, by replacing at least one of the resistors 220 and 222 with a mounting type or MOS type FET, or a variable resistor in which a p-channel FET and an n-channel FET are connected in parallel, the capacitance can be changed. A circuit can be configured, and by using this capacitance conversion circuit instead of the variable capacitance diode shown in FIG. 27, the phase shift amount can be arbitrarily changed within a certain range. For this reason, the frequency at which the phase shift amount of the signal that goes around in each oscillator becomes 0 ° can be changed, and the oscillation frequency of the oscillator in each embodiment can be arbitrarily changed.
ところで、 上述した第 3 8図〜第 4 3図では、 所定の利得を有する増幅器とキ ャパシ夕とを組み台わせることにより、 見かけ上の静電容量を実際にキャパシタ 素子が有する静電容量より大きくする場台を説明したが、 キャパシタの代わりに ィンダクタを用い、 このィンダクタが有するイングクタンスを見かけ上大きくす ることもできる。  By the way, in FIGS. 38 to 43 described above, by combining an amplifier having a predetermined gain and a capacitor, the apparent capacitance is actually reduced by the capacitance of the capacitor element. Although the description has been given of the case where the field is made larger, it is also possible to use an inductor instead of the capacitor and increase the apparent inductance of the inductor.
すなわち、 上述したように第 3 9図に示したインピーダンス Z 0を用いて第 4 0図に示したインピーダンス Z 1を表すと(38)式のようになる。 ここで、 イング クタンス L0を有するインダクタの場台には、 インピーダンス Z 0= j w L Oであ り、 これを(38)式に代入して、 That is, as described above, when the impedance Z1 shown in FIG. 40 is represented using the impedance Z0 shown in FIG. 39, the equation (38) is obtained. Here, the impedance Z 0 = jw LO is present in the field of the inductor having the inductance L0. Substituting this into equation (38) gives
j w LO  j w LO
Z l =  Z l =
K4  K4
= ^ · τ^ΰ -( )
Figure imgf000056_0001
= ^ · Τ ^ ΰ- ()
Figure imgf000056_0001
となる。 この(45)式は、 実際にインダクタ素子が有するインダクタンスが見かけ 上 1ノ ( 1 - K4) 倍になったことを示しており、 利得 K4が 0から 1の間に設定 されているときには見かけ上のィンダクタンスが大きくなることがわかる。 Becomes Equation (45) shows that the inductance of the inductor element has apparently increased by one factor (1-K4), and when the gain K4 is set between 0 and 1, It can be seen that the conductance becomes larger.
第 4 4図は、 第 9図等に示した移相回路 10 L、 30 Lに用いたインダクタ 17ある いは 37を素子単体ではなく回路によって構成した変形例を示す図であり、 実際に 半導体基板上に形成されるインダクタ素子 (イングクタ導体) のイングクタンス を見かけ上大きくみせるイングクタンス変換回路として機能する。 なお、 第 4 4 図に示した回路全体が移相回路 10 L、 30 Lに含まれるインダクタ 17あるいは 37に 対応している。  FIG. 44 is a diagram showing a modified example in which the inductors 17 or 37 used in the phase shift circuits 10 L and 30 L shown in FIG. It functions as an inductance conversion circuit that makes the inductance of the inductor element (inductor conductor) formed on the substrate appear large. The entire circuit shown in FIG. 44 corresponds to the inductor 17 or 37 included in the phase shift circuits 10 L and 30 L.
第 4 4図に示すィンダクタンス変換回路 17 cは、 所定のィンダクタンス L 0を 有するインダクタ 260と、 2つのオペアンプ 262、 264と、 2つの抵抗 266、 268と により構成されている。  The inductance conversion circuit 17c shown in FIG. 44 includes an inductor 260 having a predetermined inductance L 0, two operational amplifiers 262 and 264, and two resistors 266 and 268.
1段目のオペァンプ 262は、 出力端子が反転入力端子に接铳された利得 1の非 反転増幅器であって、 主にインピーダンス変換を行なうバッファとして機能する。 同様に、 2段目のオペアンプ 264も出力端子が反転入力端子に接铳されており、 利得 1の非反転増幅器として機能する。 また、 これら.2つの非反転増幅器の間に は抵抗 266と 268による分圧回路が挿入されている。 - このように、 間に分圧回路を挿入することにより、 2つの非反転増幅器を含む 増幅器全体の利得を 0から 1の間で自由に設定することができる。  The first-stage operational amplifier 262 is a non-inverting amplifier with a gain of 1 whose output terminal is connected to the inverting input terminal, and mainly functions as a buffer that performs impedance conversion. Similarly, the output terminal of the second-stage operational amplifier 264 is connected to the inverting input terminal, and functions as a non-inverting amplifier having a gain of 1. Further, a voltage dividing circuit including resistors 266 and 268 is inserted between these two non-inverting amplifiers. -In this way, by inserting the voltage divider between them, the gain of the whole amplifier including two non-inverting amplifiers can be set freely between 0 and 1.
第 4 4図に示したイングクタンス変換回路 17 cにおいて、 イングクタ 260を除 く回 ϊδ (増幅器) 全体の伝達関数を Κ4とすると、 この利得 Κ4は抵抗 266と 268に よって構成される分圧回路の分圧比によって決まり、 それぞれの抵抗値を R 66、 R68とすると、
Figure imgf000057_0001
In the inductance conversion circuit 17c shown in FIG. 44, assuming that the transfer function of the whole ϊδ (amplifier) except for the intagter 260 is Κ4, the gain Κ4 is a voltage dividing circuit composed of the resistors 266 and 268. The resistance value is determined by R 66, Assuming R68,
Figure imgf000057_0001
となる。 この利得 Κ4を(45)式に代入して見かけ上のィンダクタンス Lを計算す ると、 Becomes By substituting this gain Κ4 into Eq. (45) and calculating the apparent inductance L,
L0  L0
L = L =
Figure imgf000057_0002
Figure imgf000057_0002
となる。 したがって、 抵抗 266と 268の抵抗比 R68ZR 66を大きくすることにより 2つの端子 254、 256間の見かけ上のィンダクタンス Lを大きくすることができる c 例えば、 R68= R66の場台には、 (47)式からイングクタンス Lを L 0の 2倍にす ることができる。 Becomes Therefore, c can be by increasing the resistance ratio R68ZR 66 of resistors 266 and 268 increase the Indakutansu L apparent between the two terminals 254, 256 for example, in the field stand R68 = R66, (47 From equation (3), the inductance L can be made twice as large as L 0.
このように、 上述したインダクタンス変換回路 17 cは、 2つの非反転増幅器の 間に挿入された分圧回路の分圧比を変えることにより、 実際に接続されているィ ンダクタ 260のィンダクタンス L 0を見かけ上大きくすることができる。 そのため、 半導体基板上に第 9図に示した発振器 2等の全体を形成するような場合には、 半 導体基板上に小さなィンダクタンス L 0を有するインダクタ 260を渦巻き形状の導 体等によって形成しておいて、 第 4 4図に示したインダクタンス変換回路によつ て大きなインダクタンス Lに変換することができ、 集積化に際して好都合となる。 特に、 このようにして大きなインダクタンスを確保することができれば、 第 9図 に示した発振器 2等の発振周波数を比較的低い周波数領域まで下げることが容易 となる。 また、 集積化を行なうことにより、 発振器全体の実装面積を小型化して、 材料コスト等の低減も可能となる。  As described above, the inductance conversion circuit 17c described above changes the voltage division ratio of the voltage division circuit inserted between the two non-inverting amplifiers to reduce the inductance L0 of the inductor 260 actually connected. It can be increased in appearance. Therefore, when forming the whole of the oscillator 2 and the like shown in FIG. 9 on a semiconductor substrate, an inductor 260 having a small inductance L0 is formed on the semiconductor substrate by a spiral conductor or the like. In this case, the inductance can be converted to a large inductance L by the inductance conversion circuit shown in FIG. 44, which is convenient for integration. In particular, if a large inductance can be secured in this way, it becomes easy to lower the oscillation frequency of the oscillator 2 and the like shown in FIG. 9 to a relatively low frequency range. In addition, the integration makes it possible to reduce the mounting area of the entire oscillator and reduce material costs.
なお、 抵抗 266、 268による分圧回路の分圧比を固定した場台の他、 これら 2つ の抵抗 266、 268の少なくとも一方を可変抵抗により形成することにより、 具体的 には接台型や M O S型の F E Tあるいは pチャネル F E Tと nチャネル F E Tと を並列に接続して可変抵抗を形成することにより、 この分圧比を連続的に変化さ せてもよい。 この場台には、 第 4 4図に示したオペアンプ 262、 264を含む増幅器 全体の利得が変わり、 端子 254、 256間のインダクタンス Lも連続的に変化する。 したがって、 このィンダクタンス変換回路 17 cを第 2 8図に示した可変ィンダク 夕 17 aあるいは 37 aの代わりに使用することにより、 各移相回路における位相シ フト量をある範囲で任意に変化させることができる。 このため、 発振器において —巡する信号の位相シフト量が 0 ° となる周波数を変えることができ、 上述した 発振器の発振周波数を任意に変更することができる。 It should be noted that, in addition to a stage where the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit is fixed by the resistors 266 and 268, at least one of the two resistors 266 and 268 is formed by a variable resistor, and specifically, a mounting type or MOS This voltage division ratio may be continuously changed by connecting a parallel type FET or a p-channel FET and an n-channel FET to form a variable resistor. This stage includes amplifiers including the operational amplifiers 262 and 264 shown in Fig. 44. The overall gain changes, and the inductance L between terminals 254 and 256 also changes continuously. Therefore, by using the inductance conversion circuit 17c in place of the variable inductance 17a or 37a shown in FIG. 28, the phase shift amount in each phase shift circuit can be arbitrarily changed within a certain range. be able to. Therefore, the frequency at which the phase shift amount of the circulating signal becomes 0 ° in the oscillator can be changed, and the oscillation frequency of the oscillator can be arbitrarily changed.
また、 第 4 4図に示したインダクタンス変換回路 17 cは、 2つのオペアンプ 26 2、 264を含む増幅器全体の利得が 1以下に設定されているため、 全体をエミッタ ホロワ回路あるいはソースホロワ回路に置き換えるようにしてもよい。  In the inductance conversion circuit 17c shown in FIG. 44, since the gain of the whole amplifier including the two operational amplifiers 262 and 264 is set to 1 or less, the whole circuit is replaced with an emitter follower circuit or a source follower circuit. It may be.
第 4 5図は、 オペアンプ 262、 264を含む増幅器全体をェミッタホロワ回路に置 き換えたィンダクタンス変換回路の構成を示す図である。 同図(A )に示すィンダ クタンス変換回路 17 dは、 ェミッタに 2つの抵抗 274、 276が接続されたバイポー ラトランジスタ 278と、 この 2つの抵抗 274、 276による分圧点とトランジスタ 278 のベースとの間に接続されたィンダクタ 260と、 直流電流阻止用のキャパシタ 280 とにより構成されている。 インダクタ 260の一方端側に挿入されたキャパシタ 280 は、 周波数特性に影響を与えないようにそのインピーダンスは動作周波数におい て極めて小さく、 すなわち大きな静電容量に設定されている。  FIG. 45 is a diagram showing a configuration of an inductance conversion circuit in which the entire amplifier including the operational amplifiers 262 and 264 is replaced by an emitter follower circuit. The inductance conversion circuit 17d shown in FIG. 3A is composed of a bipolar transistor 278 having two resistors 274 and 276 connected to an emitter, a voltage dividing point by the two resistors 274 and 276, and a base of the transistor 278. And a capacitor 280 for blocking DC current. The impedance of the capacitor 280 inserted at one end of the inductor 260 is set to be extremely small at the operating frequency, that is, large, so as not to affect the frequency characteristics.
上述したエミッタホロワ回路の利得は、 主に 2つの抵抗 274、 276の抵抗比に応 じて決まり、 しかもその利得は常に 1未港であるため、 (45)式からわかるように、 実際にィンダクタ 260が有するィンダクタンス L0を見掛け上大きくすることがで きる。 し力、も、 1つのェミッタホロヮ回路を用いているだけであり、 回路構成が 簡略化でき、 饅高動作周波数も高く設定することができる。  The gain of the emitter follower circuit described above is mainly determined by the resistance ratio of the two resistors 274 and 276, and the gain is always one port. Therefore, as can be seen from Equation (45), the gain of the inductor It is possible to increase apparently the inductance L0 of. Since only one emitter hollow circuit is used, the circuit configuration can be simplified and the operating frequency of the bun can be set high.
第 4 5図(B )はその変形例を示す図であり、 同図(A )の 2つの抵抗 274、 276を 可変抵抗 282に置き換えた点が異なつている。 このように可変抵抗 282を用 t、るこ とにより、 利得を任意にしかも連蜣的に変化させることができるため、 見掛け上 のィンダクタンス Lも任意にしかも連続的に変化させることができ、 このインダ クタンス変換回路 17 eを第 2 8図に示した可変ィンダクタ 1 7 a等の代わりに使 用することにより、 各移相回路における位相シフト量をある範囲で任意に変化さ せることができる。 このため、 発振器において一巡する信号の位相シフ ト量が 0 ° となる周波数を変えることができ、 上述した発振器の発振周波数を任意に変 更することができる。 FIG. 45 (B) is a diagram showing a modified example thereof, which is different in that the two resistors 274 and 276 in FIG. By using the variable resistor 282 in this way, the gain can be arbitrarily and continuously changed, and the apparent inductance L can also be arbitrarily and continuously changed. By using this inductance conversion circuit 17e instead of the variable inductor 17a shown in FIG. 28, the phase shift amount in each phase shift circuit can be arbitrarily changed within a certain range. . For this reason, the phase shift amount of the signal that makes a round in the oscillator is The frequency of 0 ° can be changed, and the oscillation frequency of the above-described oscillator can be arbitrarily changed.
なお、 第 4 5図(B )に示したインダクタンス変換回路 17 eは、 同図(A )の 2つ の抵抗 274、 276を 1つの可変抵抗 282に置き換えているが、 これら 2つの抵抗 274、 276の少なくとも一方を可変抵抗によつて構成するようにしてもよい。  The inductance conversion circuit 17e shown in FIG. 45 (B) replaces the two resistors 274 and 276 in FIG. 45 (A) with one variable resistor 282. At least one of the 276 may be constituted by a variable resistor.
第 4 6図は、 第 4 5図(A)および(B )に示したイングクタンス変換回路 17 d、 17 eのそれぞれをソースホロワ回路によって実現したものであり、 バイポーラト ランジスタ 278を F E T284に置き換えたものである。 第 4 6図(A)が第 4 5図(A )に、 第 4 6図(B )が第 4 5図(B )にそれぞれ対応している。  FIG. 46 shows a circuit in which each of the inductance conversion circuits 17 d and 17 e shown in FIGS. 45 (A) and (B) is realized by a source follower circuit, and the bipolar transistor 278 is replaced by FET284. It is a thing. FIG. 46 (A) corresponds to FIG. 45 (A), and FIG. 46 (B) corresponds to FIG. 45 (B).
第 4 7図は、 第 4 4図に示したィンダクタンス変換回路 17 cの変形例を示す図 である。 第 4 7図に示すインダクタンス変換回路 17 f は、 n p n型のバイポーラ トランジスタ 286およびそのエミッタに接続された抵抗 290と、 p n p型のバイポ 一ラトランジスタ 288とそのェミッタに接続された抵抗 292と、 インダクタンス L 0を有するイングクタ 260とにより構成されている。  FIG. 47 is a diagram showing a modified example of the inductance conversion circuit 17c shown in FIG. The inductance conversion circuit 17f shown in FIG. 47 includes an npn-type bipolar transistor 286 and a resistor 290 connected to its emitter, a pnp-type bipolar transistor 288 and a resistor 292 connected to its emitter, Ingotta 260 having L 0.
上述した一方のトランジスタ 286と抵抗 290により第 1のエミッタホロワ回路が、 他方のトランジスタ 288と抵抗 292により第 2のエミッタホロワ回路がそれぞれ形 成され、 それらが縱铳接続されている。 しかも、 n p n型のトランジスタ 286と p n p型のトランジスタ 288を用いているため、 ィンダクタ 260の一方端であるト ランジスタ 286のベース電位とトランジスタ 288のエミッタ S位とをほぼ同じに設 定することができ、 直流電流阻止用のキャパシタが不要となる。  A first emitter follower circuit is formed by the one transistor 286 and the resistor 290 described above, and a second emitter follower circuit is formed by the other transistor 288 and the resistor 292, and they are vertically connected. In addition, since the npn-type transistor 286 and the pnp-type transistor 288 are used, the base potential of the transistor 286 at one end of the inductor 260 and the emitter S position of the transistor 288 can be set to be almost the same. This eliminates the need for a DC blocking capacitor.
なお、 上述した各実施形態においては各種の変形が可能である。  Note that various modifications are possible in each of the embodiments described above.
例えば、 上述した各実施形態の発振器 1等には 2つの移相回路が含まれている が、 発振周波数を可変する場台には、 両方の移相回路に含まれる C R回路あるい は L R回路を構成する抵抗とキャパシタあるいはィンダクタの少なくとも 1つの 素子定数を変える場台の他、 一方の移相回路に含まれる C R回路あるいは L R回 路を構成する抵抗とキャパシタあるいはィンダク夕の少なくとも 1つの素子定数 を変える場台が考えられる。 あるいは、 第 1図等に示した各移相回路内の可変抵 抗 16、 36等を抵抗値が固定の抵抗に置き換えて、 発振周波数が固定の発振器を構 成するようにしてもよい。 また、 上述した各実施形態においては、 オペアンプを用いて移相回路 10 C、 10 L、 30 C、 30 Lを構成することにより安定度の高い回路を構成することができる が、 各実施形態のような使い方をする場台にはオフセッ ト電圧や電圧利得はそれ ほど高性能なものが要求されないため、 所定の増幅度を有する差勖入力増幅器を 各移相回路内のオペァンブの代わりに使用するようにしてもよい。 For example, the oscillator 1 and the like in each of the above-described embodiments include two phase shift circuits, but when the oscillation frequency is varied, the CR circuit or the LR circuit included in both phase shift circuits is used. In addition to a stage for changing at least one element constant of a resistor and a capacitor or an inductor constituting a resistor, at least one element constant of a resistor and a capacitor or an inductor constituting a CR circuit or an LR circuit included in one phase shift circuit A platform that can change is conceivable. Alternatively, an oscillator having a fixed oscillation frequency may be configured by replacing the variable resistors 16 and 36 in each phase shift circuit shown in FIG. 1 and the like with a resistor having a fixed resistance value. In each of the above-described embodiments, a highly stable circuit can be configured by configuring the phase shift circuits 10 C, 10 L, 30 C, and 30 L using an operational amplifier. In such a case, the offset voltage and the voltage gain are not required to be so high, so a differential input amplifier having a predetermined amplification should be used instead of the operation in each phase shift circuit. You may do so.
第 4 8図は、 オペアンプの構成の中で各実施形態の移相回路の動作に必要な部 分を抽出した回路図であり、 全体が所定の増幅度を有する差動入力増幅器として 動作する。 同図に示す差動入力増幅器は、 F E Tにより構成された差動入力段 10 0と、 この差動入力段 100に定電流を与える定電流回路 102と、 定電流回路 102に所 定のバイアス電圧を与えるバイアス回路 104と、 差動入力段 100に接続された出力 アンプ 106とによって構成されている。 同図に示すように、 実際のオペアンプに 含まれている電圧利得を稼ぐための多段増幅回路を省略して、 差動入力増幅器の 構成を簡略化し、 広帯域化を図ることができる。 このように、 回路の簡略化を行 なうことにより、 動作周波数の上限を高くすることができるため、 その分この差 動入力増幅器を用いて構成した発振器 1等の発振周波数の上限を高くすることが できる。  FIG. 48 is a circuit diagram in which components necessary for the operation of the phase shift circuit of each embodiment are extracted from the configuration of the operational amplifier, and the whole operates as a differential input amplifier having a predetermined amplification factor. The differential input amplifier shown in the figure has a differential input stage 100 composed of FETs, a constant current circuit 102 for supplying a constant current to the differential input stage 100, and a predetermined bias voltage for the constant current circuit 102. , And an output amplifier 106 connected to the differential input stage 100. As shown in the figure, the multistage amplifier circuit for gaining the voltage gain included in the actual operational amplifier is omitted, so that the configuration of the differential input amplifier can be simplified and the bandwidth can be widened. As described above, the upper limit of the operating frequency can be increased by simplifying the circuit, and accordingly, the upper limit of the oscillation frequency of the oscillator 1 or the like configured using the differential input amplifier is increased accordingly. be able to.
また、 上述した各実施形態の発振器は、 発振器を構成する 2つの移相回路の中 の 1つの回路から、 あるいは 2つの移相回路と非反転回路 50ある t、は位相反転回 路 80の中の 1つの回路から正弦波信号を取り出すようにしたが、 発振器を構成す る 2つの回路あるいは 3つの回路から正弦波信号を取り出すようにしてもよい。 特に、 発振器を構成する 2つの移相回路の各時定数を同じに設定した場合には、 各移相回路における位相シフト量が 9 0。 となるため、 互いに位相が 9 0。 ずれ た 2相出力を取り出すことができる。 また、 位相反転回路 80を挟む前後の回路か らは、 互いに位相が反転した 2相出力を取り出すことができる。 産業上の利用可能性  Further, the oscillator of each of the above-described embodiments may be configured such that one of the two phase shift circuits constituting the oscillator or the two phase shift circuits and the non-inverting circuit 50 Although the sine wave signal is extracted from one of the circuits, the sine wave signal may be extracted from two or three circuits constituting the oscillator. In particular, when the time constants of the two phase shift circuits constituting the oscillator are set to be the same, the phase shift amount in each phase shift circuit is 90. Therefore, the phases are 90 each other. A shifted two-phase output can be obtained. Further, from the circuits before and after the phase inversion circuit 80, two-phase outputs whose phases are inverted can be taken out. Industrial applicability
以上の発明を実施するための最良の形態に基づく説明から明らかなように、 こ の発明の発振器によると、 構成する各素子を集檳回路の製法によって形成するこ とが可能であるから、 発振器全体を半導体ウェハ上に集積回路として小型に形成 でき、 大量生産によって安価に作ることができる。 As is clear from the description based on the best mode for carrying out the present invention, according to the oscillator of the present invention, each of the constituent elements can be formed by a manufacturing method of a condensing circuit. The whole is compactly formed as an integrated circuit on a semiconductor wafer It can be made at low cost by mass production.
特に、 各移相回路の C R回路あるいは L R回路を構成する可変抵抗として F E Tのソース · ドレイン間のチャネルを使用し、 この F E Tのゲートに印加する制 御電圧を変化させてチャネルの抵抗を変化させるように構成すると、 制御電圧を 印加する配線のィンダクタンスゃ静電容量の影響を回避することができ、 ほぼ設 計どおりの理想的な特性を備えた発振器を得ることができる。  In particular, the channel between the source and drain of the FET is used as a variable resistor that constitutes the CR circuit or LR circuit of each phase shift circuit, and the control voltage applied to the gate of this FET is changed to change the resistance of the channel. With such a configuration, it is possible to avoid the influence of the inductance of the wiring to which the control voltage is applied divided by the capacitance, and to obtain an oscillator having ideal characteristics almost as designed.
また、 移相回路内の C R回路を構成するキャパシタを静電容量変換回路によつ て、 あるいは移相回路内の L R回路を構成するインダクタをインダクタンス変換 回路によって構成すると、 静電容量やイングクタンスを容易に大きくできるため、 発振周波数の低周波化や発振器全体の実装面積の小型化が可能となる。  Also, if the capacitor that forms the CR circuit in the phase shift circuit is formed by a capacitance conversion circuit, or the inductor that forms the LR circuit in the phase shift circuit is formed by an inductance conversion circuit, the capacitance and the inductance can be reduced. Can be easily increased, so that the oscillation frequency can be reduced and the mounting area of the entire oscillator can be reduced.
さらに、 L C共振を利用した発振器においては、 発振周波数 ωが 1 Z TL Cで あるから、 発振周波数を調整するために静電容量 Cまたはィンダクタンス Lを変 化させると、 発振周波数はその変化量の平方根に比例して変化するが、 この発明 の発振器によると、 2つの移相回路に含まれる抵抗の抵抗値に比例して変化させ ることも可能となり、 発振周波数の大幅な調整が可能となる。  Furthermore, in an oscillator using LC resonance, the oscillation frequency ω is 1 Z TLC, so if the capacitance C or the inductance L is changed to adjust the oscillation frequency, the oscillation frequency will change However, according to the oscillator of the present invention, it is possible to change in proportion to the resistance value of the resistors included in the two phase shift circuits, and it is possible to greatly adjust the oscillation frequency. Become.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1. 反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して交 流信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出 力端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された 第 3の抵抗およびキャパシタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および 前記キヤノ、°シタの接铳部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した 2つ の移相回路を備え、  1. a differential input amplifier to which one end of a first resistor is connected to an inverting input terminal, and an alternating signal is input through the first resistor; and an inverting input terminal of the differential input amplifier and an output A second resistor connected between the second resistor and a terminal; and a series circuit including a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor. Two phase shift circuits each having a connection part of the resistor connected to a non-inverting input terminal of the differential input amplifier,
縱続接続された前記 2つの移相回路の後段の出力を前段の入力側に帰通させる とともに、 前記 2つの移相回路の L、ずれか一方から正弦波発振出力を取り出すこ とを特徴とする発振器。  The output of the subsequent stage of the two cascade-connected phase shift circuits is returned to the input side of the preceding stage, and the sine wave oscillation output is taken out from one of L and shift of the two phase shift circuits. Oscillator.
2. 前記 2つの移相回路から 2相出力を取り出すことを特徴とする請求の範囲 1 に記載の発振器。  2. The oscillator according to claim 1, wherein a two-phase output is extracted from the two phase shift circuits.
3. 前記直列回路を構成する第 3の抵抗およびキャパシタの接続の仕方を、 前記 ' 2つの移相回路において反対にしたことを特徴とする請求の範囲 1に記載の発振 器。  3. The oscillator according to claim 1, wherein the connection of the third resistor and the capacitor constituting the series circuit is reversed in the two phase shift circuits.
. 前記差動入力増幅器は演算増幅器であることを特徴とする請求の範囲 1に記 載の発振器。  2. The oscillator according to claim 1, wherein the differential input amplifier is an operational amplifier.
5. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記第 3の抵抗は可変抵抗 であり、 この可変抵抗の抵抗値を変えることにより発振周波数を変えることを特 徴とする請求の範囲 1に記載の発振器。  5. The method according to claim 1, wherein the third resistor included in at least one of the two phase shift circuits is a variable resistor, and the oscillation frequency is changed by changing a resistance value of the variable resistor. The oscillator as described.
6. 前記可変抵抗を F E Tのチャネルによって形成し、 ゲート電圧を変えてチヤ ネル抵抗を変えることにより発振周波数を変えることを特徴とする請求の範囲 5 に記載の発振器。  6. The oscillator according to claim 5, wherein the variable resistor is formed by an FET channel, and the oscillation frequency is changed by changing the gate voltage to change the channel resistance.
7. 前記可変抵抗を pチヤネル型の F E Tと nチヤネル型の F E Tとを並列接続 することにより形成し、 各 F E Tのゲート電圧の大きさを変えてチャネル抵抗を 変えることにより発振周波数を変えることを特徴とする請求の範囲 5に記載の発  7. The variable resistor is formed by connecting a p-channel FET and an n-channel FET in parallel, and changing the oscillation voltage by changing the gate voltage of each FET and changing the channel resistance. The invention described in claim 5
8. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記キャパシタを可変容量 素子により形成し、 この静電容量を変えることにより、 発振周波数を変化させる ことを特徴とする請求の範囲 1に記載の発振器。 8. The capacitor included in at least one of the two phase shift circuits is formed by a variable capacitance element, and the oscillation frequency is changed by changing the capacitance. 2. The oscillator according to claim 1, wherein:
9 . 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記キャパシタを、 利得が 負の値を有する増幅器と、 前記増幅器の入出力間に並列接铳されたキャパシタ素 子とからなる静電容量変換回路によって形成することを特徴とする請求の範囲 1 に記載の発振器。  9. The capacitor included in at least one of the two phase shift circuits is converted into a capacitance conversion comprising an amplifier having a negative gain, and a capacitor element connected in parallel between the input and output of the amplifier. The oscillator according to claim 1, wherein the oscillator is formed by a circuit.
1 0 . 反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して 交流信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反 ί£入力端子と 出力端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続され た第 3の抵抗およびキャパシ夕からなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗およ び前記キャパシタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した 2 つの移相回路と、  10. One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and an inverting input terminal of the differential input amplifier. A second resistor connected between the first resistor and the output terminal; and a series circuit including a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor. Two phase shifting circuits connecting the capacitor connection to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
入力される交流信号の位相を変えずに出力する非反転回路と、  A non-inverting circuit that outputs the input AC signal without changing the phase,
を備え、 前記 2つの移相回路および前記非反転回路のそれぞれを縦铳接続し、 これら縱铳接続された複数の回路の中の最終段の出力を初段の入力側に帰通させ るとともに、 これら複数の回路のいずれかから正弦波発振出力を取り出すことを 特徴とする発振器。  And vertically connecting each of the two phase shift circuits and the non-inverting circuit, returning the output of the last stage among the plurality of vertically connected circuits to the input side of the first stage, An oscillator characterized by extracting a sine wave oscillation output from any of the plurality of circuits.
1 1 . 前記 2つの移相回路および前記非反転回路から 2相出力を取り出すことを 特徴とする請求の範囲 1 0に記載の発振器。  11. The oscillator according to claim 10, wherein a two-phase output is extracted from the two phase shift circuits and the non-inverting circuit.
1 2 . 前記直列回路を構成する第 3の抵抗およびキャパシタの接続の仕方を、 前 記 2つの移相回路にお t、て反対にしたことを特徴とする躋求の範囲 1 0に記載の 発 feafeo  12. The method according to claim 10, wherein the connection of the third resistor and the capacitor constituting the series circuit is reversed in the two phase shift circuits. Departure feafeo
1 3 . 前記差動入力増幅器は演算増幅器であることを特徴とする請求の範囲 1 0 に記載の発振器。  13. The oscillator according to claim 10, wherein the differential input amplifier is an operational amplifier.
1 . 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記第 3の抵抗は可変抵 抗であり、 この可変抵抗の抵抗値を変えることにより発振周波数を変えることを 特徴とする請求の範囲 1 0に記載の発振器。  1. The third resistor included in at least one of the two phase shift circuits is a variable resistor, and the oscillation frequency is changed by changing the resistance value of the variable resistor. 2. The oscillator according to claim 1.
1 5 . 反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接铳され、 前記第 1の抵抗を介して 交流信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反 入力端子と 出力端子との間に接铳された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続され た第 3の抵抗およびィンダクタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗およ び前記インダクタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した 2 つの移相回路を備え、 15. One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and a non-input terminal and an output of the differential input amplifier. A second resistor connected between the first resistor and the other end of the first resistor; A series circuit comprising a third resistor and an inductor, and two phase shift circuits each having a connection between the third resistor and the inductor connected to a non-inverting input terminal of the differential input amplifier.
縦続接続された前記 2つの移相回路の後段の出力を前段の人力側に帰還させる とともに、 前記 2つの移相回路のいずれか一方から正弦波発振出力を取り出すこ とを特徴とする発振器。  An oscillator characterized in that an output at a subsequent stage of the two cascade-connected phase shift circuits is fed back to a human side at a previous stage, and a sine wave oscillation output is taken out from one of the two phase shift circuits.
1 6. 前記 2つの移相回路から 2相出力を取り出すことを特徴とする請求の範囲 1 5に記載の発振器。  16. The oscillator according to claim 15, wherein a two-phase output is extracted from the two phase shift circuits.
1 7. 前記直列回路を構成する第 3の抵抗およびイングクタの接続の仕方を、 前 記 2つの移相回路において反対にしたことを特徴とする請求の範囲 1 5に記載の 発 ircsio  17. The ircsio according to claim 15, wherein the way of connecting the third resistor and the intagter constituting the series circuit is reversed in the two phase shift circuits.
1 8. 前記差動入力増幅器は演算増幅器であることを特徴とする請求の範囲 1 5 に記載の発振器。  18. The oscillator according to claim 15, wherein the differential input amplifier is an operational amplifier.
1 9. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記第 3の抵抗は可変抵 抗であり、 この可変抵抗の抵抗値を変えることにより発振周波数を変えることを 特徴とする請求の範囲 1 5に記載の発振器。  1 9. The third resistor included in at least one of the two phase shift circuits is a variable resistor, and the oscillation frequency is changed by changing the resistance value of the variable resistor. The oscillator according to 5.
2 0. 前記可変抵抗を F E Tのチャネルによって形成し、 ゲート電圧を変えてチ ャネル抵抗を変えることにより発振周波数を変えることを待徴とする請求の範囲 1 9に記載の発振器。  20. The oscillator according to claim 19, wherein the variable resistor is formed by an FET channel, and changing the oscillation frequency by changing the gate voltage to change the channel resistance.
2 1 . 前記可変抵抗を pチヤネノレ型の F E Tと nチャネル型の F E Tとを並列接 続することにより形成し、 各 F E Tのゲート電圧の大きさを変えてチャネル抵抗 を変えることにより発振周波数を変えることを特徴とする請求め範囲 1 9に記載 の発振器。  2 1. The variable resistor is formed by connecting a p-channel FET and an n-channel FET in parallel, and the oscillation frequency is changed by changing the gate voltage of each FET and changing the channel resistance. The oscillator according to claim 19, characterized in that:
2 2. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記インダクタのイング クタンスを変えることにより、 発振周波数を変化させることを特徴とする請求の 範囲 1 5に記載の発振器。  22. The oscillator according to claim 15, wherein the oscillation frequency is changed by changing the inductance of the inductor included in at least one of the two phase shift circuits.
2 3. 前記インダクタは、 半導体基板上に形成されており、 磁性体を介して相互 に磁気結合した 2本の渦巻き形状の電極を有しており、 一方の電極に流す直流バ ィァス電流の大きさを変えることにより、 他方の電極が有するインダクタンスを 変化させることを特徴とする請求の範囲 2 2に記載の発振器。 2 3. The inductor is formed on a semiconductor substrate, has two spiral electrodes magnetically coupled to each other via a magnetic material, and has a magnitude of a DC bias current flowing through one of the electrodes. Change the inductance of the other electrode The oscillator according to claim 22, wherein said oscillator is varied.
2 4. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記インダクタを、 利得 を 0から 1の間に設定した増幅器と、 前記増幅器の入出力間に並列接続されたィ ンダクタ素子とからなるィンダクタンス変換回路によって形成することを特徴と する請求の範囲 1 5に記載の発振器。 2 4. The inductor included in at least one of the two phase shift circuits is constituted by an amplifier having a gain set between 0 and 1, and an inductor element connected in parallel between the input and output of the amplifier. 16. The oscillator according to claim 15, wherein the oscillator is formed by a conductance conversion circuit.
2 5. 反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して 交流信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と 出力端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続され た第 3の抵抗およびインダクタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗およ び前記インダクタの接铳部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した 2 つの移相回路と、  2 5. One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor; an inverting input terminal and an output terminal of the differential input amplifier And a series circuit including a third resistor and an inductor connected to the other end of the first resistor, and a second resistor connected between the third resistor and the inductor. Two phase shifting circuits having a connection connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
入力される交流信号の位相を変えずに出力する非反転回路と、  A non-inverting circuit that outputs the input AC signal without changing the phase,
を備え、 前記 2つの移相回路および前記非反転回路のそれぞれを縦続接铳し、 これら縦続接続された複数の回路の中の最終段の出力を初段の入力側に帰 «させ るとともに、 これら複数の回路のいずれかから正弦波発振出力を取り出すことを 特徴とする発振器。  Cascading each of the two phase-shift circuits and the non-inverting circuit, returning the output of the last stage of the plurality of cascaded circuits to the input side of the first stage, An oscillator that extracts a sine wave oscillation output from one of a plurality of circuits.
2 6. 前記 2つの移相回路および前記非反転回路から 2相出力を取り出すことを 特徴とする請求の範囲 2 5に記載の発振器。  26. The oscillator according to claim 25, wherein a two-phase output is extracted from the two phase shift circuits and the non-inverting circuit.
2 7. 前記直列回路を榱成する第 3の抵抗およびインダクタの接統の仕方を、 前 記 2つの移相回路において反対にしたことを特徴とする謓求の範囲 2 5に記載の 発振 SBO  27. The oscillation SBO according to claim 25, wherein the connection of the third resistor and the inductor forming the series circuit is reversed in the two phase shift circuits.
2 8. 前記差動入力増幅器は演算増幅器であることを特徴とする請求の範囲 2 5 に記載の発振器。  28. The oscillator according to claim 25, wherein said differential input amplifier is an operational amplifier.
2 9. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記第 3の抵抗は可変抵 抗であり、 この可変抵抗の抵抗値を変えることにより発振周波数を変えることを 特徴とする請求の範囲 2 5に記載の発振器。  2 9. The third resistor included in at least one of the two phase shift circuits is a variable resistor, and the oscillation frequency is changed by changing the resistance value of the variable resistor. The oscillator according to 5.
3 0. 反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して 交流信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差勖入力増幅器の反転入力端子と 出力端子との間に接铳された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続され た第 3の抵抗およびキャパシタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗およ び前記キャパシタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した第 1の移相回路と、 30. A differential input amplifier to which one end of a first resistor is connected to an inverting input terminal, and to which an AC signal is input via the first resistor; an inverting input terminal and an output terminal of the differential input amplifier And a second resistor connected to the other end of the first resistor. A first phase shift circuit including a series circuit including a third resistor and a capacitor, wherein a connection portion of the third resistor and the capacitor is connected to a non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された第 3の抵抗およびインダクタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記インダクタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した第 2の 移相回路と、  One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier And a series circuit comprising a third resistor and an inductor connected to the other end of the first resistor, wherein a connection portion of the third resistor and the inductor is connected to the second resistor. A second phase shift circuit connected to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
を備え、 縦続接铳された前記第 1および第 2の移相回路の後段の出力を前段の 入力側に帰還させるとともに、 前記第 1および第 2の移相回路の t、ずれか一方か ら正弦波発振出力を取り出すことを特徴とする発振器。  The first and second phase shift circuits connected in cascade are fed back to the input side of the previous stage, and the output of the first and second phase shift circuits is shifted from either t or the deviation of the first and second phase shift circuits. An oscillator for extracting a sine wave oscillation output.
3 1 . 前記 2つの移相回路から 2相出力を取り出すことを特徴とする請求の範囲 3 0に記載の発振器。  31. The oscillator according to claim 30, wherein a two-phase output is extracted from the two phase shift circuits.
3 2. 前記直列回路を構成する前記キャパシタある t、は前記インダクタからなる リアクタンス素子と前記第 3の抵抗の接続の仕方を、 前記 2つの移相回路におい て反対にしたことを特徴とする請求の範囲 3 0に記載の発振器。  3 2. The method of connecting the reactance element comprising the inductor and the third resistor in the capacitor t constituting the series circuit is reversed in the two phase shift circuits. The oscillator according to range 30.
3 3. 前記差動入力増幅器は演算増幅器であることを待徴とする請求の範囲 3 0 に記載の発振器。  33. The oscillator according to claim 30, wherein the differential input amplifier is an operational amplifier.
3 4. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記第 3の抵抗は可変抵 抗であり、 この可変抵抗の抵抗値を変えることにより発振周波数を変えることを 特徴とする請求の範囲 3 0に記載の発振器。  3 4. The third resistor included in at least one of the two phase shift circuits is a variable resistor, and the oscillation frequency is changed by changing the resistance value of the variable resistor. The oscillator according to 0.
3 5. 反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して 交流信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と 出力端子との間に接蜣された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続され た第 3の抵抗およびキャパシタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗およ び前記キャパシタの接铳部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した第 1の移相回路と、  3 5. One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor; an inverting input terminal and an output terminal of the differential input amplifier And a series circuit including a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor, wherein the third resistor and the capacitor A first phase shift circuit connected to a non-inverting input terminal of the differential input amplifier,
反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接蜣され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接铳された第 3の抵抗およびィンダクタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記ィンダク夕の接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した第 2の 移相回路と、 One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and AC is supplied through the first resistor. A differential input amplifier to which a signal is input, a second resistor connected between an inverting input terminal and an output terminal of the differential input amplifier, and a second resistor connected to the other end of the first resistor. A second phase shift circuit including a series circuit including a third resistor and an inductor, wherein the third resistor and a connection portion of the inductor are connected to a non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
入力される交流信号の位相を変えずに出力する非反転回路と、  A non-inverting circuit that outputs the input AC signal without changing the phase,
を備え、 前記第 1および第 2の移相回路および前記非反転回路のそれぞれを縦 続接続し、 これら縱铳接続された複数の回路の中の最終段の出力を初段の入力側 に帰通させるとともに、 これら複数の回路のいずれかから正弦波発振出力を取り 出すことを特徴とする発振器。  The first and second phase shift circuits and the non-inverting circuit are connected in cascade, and the output of the last stage among the plurality of cascade-connected circuits is returned to the input side of the first stage. An oscillator for extracting a sine wave oscillation output from any of the plurality of circuits.
3 6. 前記 2つの移相回路および前記非反転回路から 2相出力を取り出すことを 特徴とする請求の範囲 3 5に記載の発振器。  36. The oscillator according to claim 35, wherein a two-phase output is extracted from the two phase shift circuits and the non-inverting circuit.
3 7. 前記直列回路を構成する前記キャパシタあるいは前記インダクタからなる リアクタンス素子と前記第 3の抵抗の接続の仕方を、 前記 2つの移相回路におい て反対にしたことを特徴とする請求の範囲 3 5に記載の発振器。  3. The method of connecting the reactance element comprising the capacitor or the inductor constituting the series circuit and the third resistor in the two phase shift circuits in the opposite manner. The oscillator according to 5.
3 8. 前記差動入力増幅器は演算増幅器であることを特徴とする請求の範囲 3 5 に記載の発振器。  3 8. The oscillator according to claim 35, wherein the differential input amplifier is an operational amplifier.
3 9. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記第 3の抵抗は可変抵 抗であり、 この可変抵抗の抵抗値を変えることにより発振周波数を変えることを 特徴とする請求の範囲 3 5に記載の発振器。  3 9. The third resistor included in at least one of the two phase shift circuits is a variable resistor, and the oscillation frequency is changed by changing the resistance value of the variable resistor. The oscillator according to 5.
4 0. 反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接棟され、 前記第 1の抵抗を介して 交流信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と 出力端子との間に接铳された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続され た第 3の抵抗およびキャパシタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗およ び前記キャパシタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した 2 つの移相回路と、  40. One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and an inverting input terminal and an output of the differential input amplifier A second resistor connected between the second resistor and a terminal; and a series circuit including a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor. Two phase shifting circuits connecting the capacitor connection to the non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
入力される交流信号の位相を反転して出力する位相反転回路と、  A phase inversion circuit that inverts the phase of the input AC signal and outputs the inverted signal;
を備え、 前記 2つの移相回路および前記位相反転回路のそれぞれを縦梡接続し、 これら縦铳接铳された複数の回路の中の最終段の出力を初段の入力側に帰還させ るとともに、 これら複数の回路のいずれかから正弦波発振出力を取り出すことを 特徴とする発振器。 Each of the two phase shift circuits and the phase inversion circuit are vertically connected, and the output of the last stage among the plurality of vertically connected circuits is fed back to the input side of the first stage. An oscillator for extracting a sine wave oscillation output from any of the plurality of circuits.
1 . 前記 2つの移相回路および前記位相反転回路から 2相出力を取り出すこと を特徴とする請求の範囲 4 0に記載の発振器。  41. The oscillator according to claim 40, wherein a two-phase output is taken out from said two phase shift circuits and said phase inversion circuit.
4 2. 前記直列回路を構成する第 3の抵抗およびキャパシタの接続の仕方を、 前 記 2つの移相回路において同じにしたことを特徴とする請求の範囲 4 0に記載の 発 ¾R 。  42. The method according to claim 40, wherein the third resistor and the capacitor constituting the series circuit are connected in the same manner in the two phase shift circuits.
4 3. 前記差動入力増幅器は演算増幅器であることを特徴とする請求の範囲 4 0 に記載の発振器。  43. The oscillator according to claim 40, wherein said differential input amplifier is an operational amplifier.
4 4. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記第 3の抵抗は可変抵 抗であり、 この可変抵抗の抵抗値を変えることにより発振周波数を変えることを 特徴とする請求の範囲 4 0に記載の発振器。  4. The third resistor included in at least one of the two phase shift circuits is a variable resistor, and the oscillation frequency is changed by changing the resistance value of the variable resistor. The oscillator according to 0.
4 5. 前記可変抵抗を F E Tのチャネルによって形成し、 ゲート電圧を変えてチ ャネル抵抗を変えることにより発振周波数を変えることを特徴とする請求の範囲 4 4に記載の発振器。  45. The oscillator according to claim 44, wherein the variable resistor is formed by an FET channel, and the oscillation frequency is changed by changing the gate voltage to change the channel resistance.
6. 前記可変抵抗を pチャネル型の F E Tと nチャネル型の F E Tとを並列接 続することにより形成し、 各 F E Tのゲート電圧の大きさを変えてチャネル抵抗 を変えることにより発振周波数を変えるこ-とを特徴とする請求の範囲 4 4に記載 の発振器。  6. The variable resistor is formed by connecting a p-channel FET and an n-channel FET in parallel, and the oscillation frequency can be changed by changing the gate voltage of each FET and changing the channel resistance. 54. The oscillator according to claim 44, wherein:
4 7. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記キャパシタを可変容 量素子により形成し、 この静 ¾容量を変えることにより、 発振周波数を変化させ ることを特徴とする請求の範囲 4 0に記載の発振器。  4 7. The oscillation frequency is changed by forming the capacitor included in at least one of the two phase shift circuits by a variable capacitance element and changing the static capacitance. The oscillator according to 0.
4 8. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記キャパシタを、 利得 が負の碴を有する増幅器と、 前記増幅器の入出力間に並列接続されたキヤパシ夕 素子とからなる静電容量変換回路によって形成することを特徴とする請求の範囲 4 0に記載の発振器。  4 8. The capacitor included in at least one of the two phase shift circuits is converted into a capacitance by an amplifier having a negative 碴 gain, and a capacitor connected in parallel between the input and output of the amplifier. 41. The oscillator according to claim 40, wherein the oscillator is formed by a circuit.
4 9. 反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して 交流信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と 出力端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続され た第 3の抵抗およびインダクタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗およ び前記ィンダクタの接続部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した 2 つの移相回路と、 4 9. One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, an inverting input terminal and an output terminal of the differential input amplifier And a second resistor connected between the first resistor and the other end of the first resistor. And a series circuit comprising a third resistor and an inductor, wherein two phase shift circuits are provided, wherein a connection between the third resistor and the inductor is connected to a non-inverting input terminal of the differential input amplifier.
入力される交流信号の位相を反転して出力する位相反転回路と、  A phase inversion circuit that inverts the phase of the input AC signal and outputs the inverted signal;
を備え、 前記 2つの移相回路および前記位相反転回路のそれぞれを縦梡接続し、 これら縦続接続された複数の回路の中の最終段の出力を初段の入力側に帰還させ るとともに、 これら複数の回路のいずれかから正弦波発振出力を取り出すことを 特徴とする発振器。  The two phase shifting circuits and the phase inverting circuits are connected in cascade, and the output of the last stage among the plurality of cascaded circuits is fed back to the input side of the first stage. An oscillator characterized in that a sine wave oscillation output is obtained from any one of the above circuits.
5 0. 前記 2つの移相回路および前記位相反転回路から 2相出力を取り出すこと を特徴とする請求の範囲 4 9に記載の発振器。  50. The oscillator according to claim 49, wherein a two-phase output is taken out from said two phase shift circuits and said phase inversion circuit.
5 1 . 前記直列回路を構成する第 3の抵抗およびインダクタの接続の仕方を、 前 記 2つの移相回路において同じにしたことを特徴とする請求の範囲 4 9に記載の 発振器。  51. The oscillator according to claim 49, wherein the connection manner of the third resistor and the inductor constituting the series circuit is the same in the two phase shift circuits.
5 2. 前記差動入力増幅器は演算増幅器であることを特徴とする請求の範囲 4 9 に記載の発振器。  5 2. The oscillator according to claim 49, wherein said differential input amplifier is an operational amplifier.
5 3. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記第 3の抵抗は可変抵 抗であり、 この可変抵抗の抵抗値を変えることにより発振周波数を変えることを 特徴とする請求の範囲 4 9に記載の発振器。  5 3. The third resistor included in at least one of the two phase shift circuits is a variable resistor, and the oscillation frequency is changed by changing the resistance value of the variable resistor. 9. The oscillator according to 9.
5 4 . 前記可変抵抗を F E Tのチャネルによって形成し、 ゲート電圧を変えてチ ャネル抵抗を変えることにより発振周波数を変えることを特徴とする請求の範囲 5 3に記載の発振器。  54. The oscillator according to claim 53, wherein the variable resistor is formed by an FET channel, and the oscillation frequency is changed by changing the gate resistance by changing the gate voltage.
5 5. 前記可変抵抗を pチャネル型の F E Tと nチャネル型の F E Tとを並列接 続することにより形成し、 各 F E Tのゲート電圧の大きさを変えてチャネル抵抗 を変えることにより発振周波数を変えることを特徴とする請求の範囲 5 3に記載 の発振器。  5 5. The variable resistor is formed by connecting a p-channel FET and an n-channel FET in parallel, and the oscillation frequency is changed by changing the gate voltage of each FET and changing the channel resistance. The oscillator according to claim 53, characterized in that:
5 6. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記インダクタのインダ クタンスを変えることにより、 発振周波数を変化させることを特徴とする請求の 範囲 4 9に記載の発振器。  56. The oscillator according to claim 49, wherein the oscillation frequency is changed by changing the inductance of the inductor included in at least one of the two phase shift circuits.
5 7. 前記イングクタは、 半導体基板上に形成されており、 磁性体を介して相互 に磁気結合した 2本の渦巻き形状の電極を有しており、 一方の電極に流す直流バ ィァス電流の大きさを変えることにより、 他方の電極が有するィンダクタンスを 変化させることを特徴とする請求の範囲 5 6に記載の発振器。 5 7. The above-mentioned inkuta is formed on a semiconductor substrate. A coil having two spirally-shaped electrodes magnetically coupled to each other, and by changing the magnitude of a DC bias current flowing through one of the electrodes, the inductance of the other electrode is changed. The oscillator according to range 56.
5 8. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記インダクタを、 利得 を 0から 1の間に設定した増幅器と、 前記増幅器の入出力間に並列接続されたィ ンダクタ素子とからなるィンダクタンス変換回路によって形成することを特徴と する請求の範囲 4 9に記載の発振器。 5 8. The inductor included in at least one of the two phase shift circuits is composed of an amplifier having a gain set between 0 and 1, and an inductor element connected in parallel between the input and output of the amplifier. 48. The oscillator according to claim 49, wherein the oscillator is formed by a conductance conversion circuit.
5 9. 反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して 交流信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と 出力端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続され た第 3の抵抗およびキャパシタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗およ び前記キャパシタの接铳部を前記差動入力増幅器の非反転入力端子に接続した第 1の移相回路と、  5 9. One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, an inverting input terminal and an output terminal of the differential input amplifier And a series circuit comprising a third resistor and a capacitor connected to the other end of the first resistor, and a second resistor connected to the other end of the first resistor. A first phase shift circuit having a contact connected to a non-inverting input terminal of the differential input amplifier;
反転入力端子に第 1の抵抗の一方端が接続され、 前記第 1の抵抗を介して交流 信号が入力される差動入力増幅器と、 前記差動入力増幅器の反転入力端子と出力 端子との間に接続された第 2の抵抗と、 前記第 1の抵抗の他方端に接続された第 3の抵抗およびィンダクタからなる直列回路とを含み、 前記第 3の抵抗および前 記インダク夕の接铳部を前記差動入力增輻器の非反転入力端子に接铳した第 2の 移相回路と、  One end of a first resistor is connected to the inverting input terminal, and a differential input amplifier to which an AC signal is input via the first resistor, and between the inverting input terminal and the output terminal of the differential input amplifier And a series circuit including a third resistor and an inductor connected to the other end of the first resistor, the third resistor and a connection portion of the inductor A second phase shift circuit connecting the differential input terminal and the non-inverting input terminal of the radiator;
入力される交流信号の位相を反転して出力する位相反転回路と、  A phase inversion circuit that inverts the phase of the input AC signal and outputs the inverted signal;
を備え、 前記第 1および第 2の移相回路および前記位相反転回路のそれぞれを 縱铳接続し、 これら縦続接続された複数の回路の中の最終段の出力を初段の入力 側に帰還させるとともに、 これら複数の回路のいずれかから正弦波発振出力を取 り出すことを特徴とする発振器。  Each of the first and second phase shift circuits and the phase inversion circuit are cascaded, and the output of the last stage among the plurality of cascade-connected circuits is fed back to the input side of the first stage. An oscillator which extracts a sine wave oscillation output from any of the plurality of circuits.
6 0. 前記 2つの移相回路および前記位相反転回路から 2相出力を取り出すこと を特徴とする請求の範囲 5 9に記載の発振器。  60. The oscillator according to claim 59, wherein a two-phase output is extracted from the two phase shift circuits and the phase inversion circuit.
6 1 . 前記直列回路を榱成する前記キャパシタあるいは前記イングクタからなる リアクタンス素子と前記第 3の抵抗の接続の仕方を、 前記 2つの移相回路にお t、 て同じにしたことを特徴とする請求の範囲 5 9に記載の発振器。 6 1. The method of connecting the reactance element formed of the capacitor or the intagta which forms the series circuit and the third resistor is the same in the two phase shift circuits. The oscillator according to claim 59.
6 2. 前記差動入力増幅器は演算増幅器であることを特徴とする請求の範囲 5 9 に記載の発振器。 6 2. The oscillator according to claim 59, wherein said differential input amplifier is an operational amplifier.
6 3. 前記 2つの移相回路の少なくとも一方に含まれる前記第 3の抵抗は可変抵 抗であり、 この可変抵抗の抵抗値を変えることにより発振周波数を変えることを 特徴とする請求の範囲 5 9に記載の発振器。  6 3. The third resistor included in at least one of the two phase shift circuits is a variable resistor, and the oscillation frequency is changed by changing the resistance value of the variable resistor. 9. The oscillator according to 9.
6 4. 半導体集積回路として形成することを特徴とする請求の範囲 1〜6 3のい ずれかに記載の発振器。  6 4. The oscillator according to any one of claims 1 to 63, wherein the oscillator is formed as a semiconductor integrated circuit.
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