JPH01180104A - 発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明はゲート帰還型発振器回路、より具体的に言えば
、分離したゲート用入力信号に応答して発振し、出力信
号として正弦波を生じる回路に関する０発振器をオンに
したり、オフにする制御を行う際に、出力周波数の変動
及び振幅の変動をなくすことが重要な場合、換言すれば
、発振器がオンに転じた時から、発振器がオフになる時
まで発振器回路が安定した出力周波数と振幅とを出力す
ることが強く要求される場合に、本発明は特に有用であ
る。

Ｂ、従来の技術 正弦波発振器は受動フィルタと、増幅器との２つの基本
的な部分で構成されている。受動フィルタは回路の動作
の周波数を決める。増幅器は必要に応じて受動フィルタ
にエネルギを与えて、発振を持続させる。従って、増幅
器の利得は、非直線性が振幅を制限するまで、発振を開
始し、且つ完成するのに十分な大きさを持っている。通
常、発振回路は、増幅器が発振器の動作周波数に影響を
与えないように設計されている。

この種の正弦波発振器における問題は、増幅器が始動時
にオンにされた時、発振の開始と、発振の立上りが徐々
に行われるということにある。安定状態の発振に到達す
るまで、多くのサイクルを必要とする。この状態はある
場合には、問題にはならないけれども、ある種の装置に
おいては、このような周波数及び振幅の変動は受は入れ
ることは出来ない。

例えば、高速度印字装置は画素信号を調時（ｃｌｏｃｋ
　）するために印字ヘッド中に発振器を備えている。こ
のような装置における問題として、毎分の印刷頁数の速
度か、または単位長さ当りの画素数が、極めて大きくな
って、標準の発振器からのクロック速度では不十分とな
った時に生じる問題がある。換言すれば、発振器の始動
時の過渡期間とか、または、クロック・パルス間の期間
の変動がノイズにより余りにも大きくなると、クロック
速度が不十分になる問題である。若し、発振器の動作が
印字装置の走査の開始時に、一定の安定した信号波形で
即時に開始することが可能ならば、画素を整置する精度
、及びシステムの応答時間の両方を改善することが出来
る。

発振器の開始時の周波数の安定化の改善に向けられた種
々の回路が、従来から提案されている。

そのうちの１つのアプローチは、始動時のゲート・サン
プリングで再印加するために、タンク回路（共振回路）
のエネルギを蓄えることである。このような回路は、米
国特許第３６４６４７７号に記載されている。

他のアプローチは、発振回路がオンになる時に、タンク
回路のチャージを促進し、または発振回路がオフになる
時に、タンク回路の発振を消滅させるものである。この
技術は米国特許第３９９１３８８号、同第３３６３１９
８号及び同第４５４３５２７号に開示されている。

米国特許第３２２９２２７号は、ゲート・パルスに応答
して、発振器の開始と、発振器の遮断の過渡期の影響を
減少することを目的としている。

この回路は、発振器の各開始出力パルスが、インダクタ
素子のピーク電圧と同じ電圧の大きさで開始するように
、電流条件を設定している。

トランジスタ化したコルピッツ発振器の従来の装置が第
３図に示されている。受動フィルタはインダクタ１２と
コンデンサ１４及び１５で構成され、共振用インダクタ
／コンデンサ（Ｌ−Ｃ）回路のネットワークである。ト
ランジスタ増幅器１６の非直線性が振幅を制限するが、
トランジスタ増幅器１６の利得は、発振を持続するのに
十分な大きさを持っている。電流発生源１８はトランジ
スタ１６に対して静止電流（ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ　ｃｕ
ｒｒｅｎｔ　）を設定する電流■　を発生する。■　の
電流路を制ＣＣ 御することによって、発振器は、オンまたはオフに切換
えられる。

発振器の安定状態の作用は、第４図に示したような単純
化したフィルタの構造を見ることによって理解すること
が出来る。第４図において、インダクタ１２は第３図、
に示したものと同じであるけれども、コンデンサ１９は
コンデンサ１４及び１５の直列接続と等価である。より
詳細に言えば、コンデンサ１９の値はコンデンサ１４と
コンデンサ１５の値を乗じた積を、コンデンサ１４と１
５の値を加算した和で割って得た値である。トランジス
タ１６は、発振を維持すること以外に、発振動作に対し
て影響を与えないように、回路が設計されているので、
コンデンサを付勢するトランジスタ１６の影響は無視さ
れる。

毎秒ωラジアンの発振周波数は、分子が１であり、分母
がＬとＣの積の平方根である分数で決められる。若し、
非直線性が１ボルトのピーク電圧の振幅に制限するよう
に回路を設計したとすれば、インダクタのピーク電圧は
１ボルトであり、そしてインダクタ１２のピーク電流は
、１　　＋１　　＝１ｐ ／ωＬであるように決められる。インダクタの電流と、
インダクタの電圧との関係は第５図に示されている。イ
ンダクタの電流がピークにある時には、インダクタの電
圧はゼロであり、そしてコンデンサ１９の電圧はＶ　に
あることは注意を払うＣ 必要がある。

Ｃ９発明が解決しようとする問題点 受動フィルタを、安定状態と同じ条件で常に作用させて
、発振回路を開始させ、そして停止させる技術は、従来
の技術では教示していない。

従って本発明の目的は、安定状態で即時に始動する発振
器を提供することにある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明の装置は、発振器の所定の動作周波数を決定する
ための共振ネットワークを有する発振回路のゲート動作
を安定化するための方法及びその装置である。この共振
回路の受動フィルタは、インダクタ素子とコンデンサ素
子とを含む、ゲート信号発生装置は、２つのレベルの出
力を発生する。

本発明は、インダクタ素子に流れる電流を、一方のレベ
ルの信号に応答して、安定状態の発振動作時に、インダ
クタを流れる電流の最大ピーク振幅と同じ大きさに維持
する。このようにすることによって、本発明は、ゲート
が第１のレベルから第２のレベルに変化したときに、発
振器の通常の安定した周波数で発振動作を即時に開始す
ることを可能とする。

更に本発明は、インダクタ素子をながれる電流がその通
常のピーク・レベルにある点において、共振ネットワー
クの発振を中止させるように第２のレベルから第１のレ
ベルに戻すようなゲートのシフトに応答することによっ
て、安定した通常の回路発振における発振を停止させる
ことが出来る。

Ｅ、実施例 本発明に従って発振器を即時に安定状態で始動させるこ
との出来る要点は、増幅トランジスタ１６をオンに転じ
ると同時に、安定状態のサイクル中の選択された時点に
おいてフィルタを解放（ｒｅｌｅａｓｅ　）することに
ある、第５図に示されたように、インダクタの電流がそ
のピークにあり、そしてインダクタの電圧がゼロである
時点が、上述の選択された解放点である。これを達成す
るための回路は、第１図に示されており、第３図の素子
と同じ機能を果たす素子には、共通の参照数字を付しで
ある。

ゲート電圧■、が基準電圧Ｖよりも大きい時、ｌｎ　　
　　　　　　　　　　　　ｒ ■　及びｌ　はインダクタ１２を通って流れ、インｅ　
　　　　　　ｐ ダクタに跨がる電圧はゼロである。発振器はオフにある
ので、コルピッツ発振器のトランジスタ増幅器１６を通
る電流はゼロである。

ゲート電圧Ｖ、が基準電圧Ｖ以下に降下すると、ｌｎ　
　　　　　　　　　　　　ｒ コルピッツ発振器のトランジスタ増幅器１６はオンに転
じ、電流！　はトランジスタ４１を通る新しい電流路に
流れ、そして電流発生源４０の電流ｌ。

はインダクタ１２には流れなくなる。

より特定して言えば、ゲート電圧Ｖ、が基準電ｎ 圧■よりも小さければ（Ｖ、＜Ｖ）、トランジｒ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｌｎ　　
　　　ｒスズ４１及び４４は導通するけれども、トラン
ジスタ４２及び４３はオフにバイアスされる。これは、
電流発生源４０及び電流Ｉ　を発振器回路から切り離す
けれども、電流Ｉ　を発振器に結合することを意味する
。電流Ｉ　はトランジスタ１６及びトランジスタ４１の
直列接続されたエミッタからコレクタ回路を通って流れ
、一方、電流Ｉ　はトランジスタ４４のエミッタからコ
レクタ回路を通って流れる。その結果の動作は安定状態
にある第３図と本質的に同じ発振動作である９反対に、
ゲート電圧■、が基準電圧■よりも大きい場合（■、〉
Ｉｎ　　　　　　　　　　　　　　ｒ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉｎ■　）、■　及
びＩ　の両方はインダクタ１２を通つｒ　　　　　　Ｃ
ｐ て流れ、電流Ｉ　はトランジスタ４２を通って流れ、Ｉ
　はトランジスタ４３を通って流れる。

発振器がオンに転じると、インダクタ１２はコンデンサ
ー４及び１５中に電流を流すことによって応答して、通
常の何らの干渉を受けない発振の間のその時点から丁度
進行したかのように、■＝ＬｄＩ／ｄＴに従って、電圧
を発生する。その結果、スイッチング過渡状態からの影
響を受けることなく、安定状態動作を即時に開始する。

従って、この正弦波発振器は、トランジスタ増幅器１６
がオンに転じた時、初期条件からフィルタを解放するこ
とによって、即時に安定状態動作が開始される。

始動条件が安定状態の動作サイクル上の時点から選ばれ
るので、この動作結果は容易に理解出来る。

第２図に示した回路は、即時始動能力を持つ第１図の回
路の変形例であって、端子６０において出力信号■　を
発生する。第１図の出力５０はコＯ ンデンサ５４、インダクタ５６及びバラクタ・ダイオー
ド５８からなる共振回路のネットワークに対する入力５
２に接続される。バラクタ・ダイオード５８による適当
なバイアス信号は、即時始動能力を有する出力信号を発
生するように、周波数決定用コンデンサ１４及び１５に
印加される。

本発明を高速度印字装置の画素調時用発振器に用いた時
、本発明は始動時における過渡期間を除去するのに特に
有用である０本発明は、各印字行における走査の開始期
間の間で、画素の位置付けを正確にする。Ｌ−Ｃタンク
回路を含む本発明は、マルチ・バイブレータを用いた従
来の装置よりも逢かに雑音が小さい。従って、本発明の
回路は雑音問題を解決する。

上述した実施例において、動作周波数を設定するＬ−Ｃ
タンク回路とともに非飽和モードのトランジスタを用い
たコルピッツ発振器を示して説明した。過渡期間を除去
するために、電流発生源が静止状態、即ちオフ状態にあ
るときに、Ｌ−Ｃタンク回路の安定状態を発生させるの
に電流発生源が使用される。このようにして、高速度印
字装置の走査期間が開始されるときに、発振トランジス
タをオンにすると同時に、発振器を安定状態の条件で即
時に始動させるように電流発生源の電流を再流させる。

Ｆ６発明の効果 本発明は発振器を始動する際に、始動の過渡期間におけ
る性能の劣化を生じない即時応答式の発振器を提供し、
しかも従来の装置に比べて雑音が小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従ったコルピッツ発振器の１実施例の
回路図、第２図は第１図の回路の変形を説明するための
図、第３図は従来のコルピッツ発振器の回路図、第４図
は第３図の発振器の受動フィルタ部分と等価な回路図、
第５図は通常の安定発振状態における、第４図のインダ
クタ素子にかかる電圧及び電流変化を時間の経過で示し
たグラフである。 １２．５６・・・・インダクタ素子、１４．１５．１８
．４０・・・・電流発生源、１９・・・・コンデンサ、
１６・・・・トランジスタ増幅器、１７・・・・抵抗、
４１乃至４４・・・・トランジスタ、５８・・・・バラ
クタ・ダイオード。 出　願　人　　インターナショナル・ビジネス・（外１
名） 第ｉｓ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発振器の主たる動作周波数を決定するところの、少なく
   ともインダクタ素子及びコンデンサ素子を含む共振回路
   を具備する発振器にして、 第１及び第２のレベルの出力を生じるゲート信号発生手
   段と、 上記第１のレベルの出力に応答して、安定状態の発振動
   作時に上記インダクタ素子を流れる電流の最大ピーク振
   幅と同じ大きさに、上記インダクタ素子に流れる電流を
   維持する手段であつて、 上記第１のレベルから上記第２のレベルに上記ゲート信
   号の出力レベルを変化させるのに応答して、上記発振器
   にその通常の安定周波数で動作を再開させるよう働らく
   上記維持手段とを更に具備する、安定したゲート化を行
   なえる発振器。