JPH02241219A - エミッタ結合形マルチバイブレータ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＩＣ化に好適なエミッタ結合形マルチバイブ
レータに関する。

〔従来の技術〕

従来のエミッタ結合形マルチバイブレータの一例を第８
図に示す。同図においてＱ１〜Ｑ６はトランジスタ、Ｃ
１は容量、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、Ａ１−Ａ４は電流源、Ｖ
ＣＣは電圧源、Ｔ１、Ｔ２は出力端子である。トランジ
スタＱ１、Ｑ２のエミッタ間には容量Ｃ１が接続され、
トランジスタＱ１、Ｑ２のコレクタはそれぞれ抵抗Ｒ１
，Ｒ２を介して電圧源ｖＣＣに接続されると共に、トラ
ンジスタＱ５．Ｑ６のエミッタおよびトランジスタＱ３
．Ｑ４のベースにそれぞれ接続される。トランジスタＱ
５．Ｑ６のベース、コレクタは電圧源ｖＣＣに接続され
、トランジスタＱ３．Ｑ４のコレクタも電圧源ｖＣＣに
接続される。トランジスタＱ３のエミッタは電圧源Ａ３
を介して接地されると共にトランジスタＱ２のベースお
よび出力゛３ 端子Ｔ１にそれぞれ接続され、トランジスタＱ４のエミ
ッタは電流源Ａ４を介して接地されると共にトランジス
タＱ１のベースおよび出力端子Ｔ２にそれぞれ接地され
る。また、トランジスタＱｌ。

Ｑ２のエミッタはそれぞれ電流源Ａ１、Ａ２を介して接
地されている。

上記従来回路の動作については角田秀夫著“ＰＬＬの基
本と応用“　（東京電機大学出版局）　ｐｐ７８−８０
および特開昭５２−７７５６５号公報などにおいて詳し
く述べられており、ここでの詳細な説明は省略し以下簡
単に説明する。

第８図において従来回路の発信周波数ｆは、電流源Ａ１
、Ａ２が供給する電流を共に等しくＩ。

とじ、容量Ｃ□の容量値をＣ１発発振出力振幅、■とす
れば下式で表わされる。

ｆ＝−り一・・・・・・　（１） ＣＡＶ ここで発振出力振幅、■は、第８図において負荷となる
抵抗Ｒ１，Ｒ２の両端に付加されたトランジスタＱ５．
Ｑ６により振幅制限される。すなわち“４ トランジスタＱ５．Ｑ６がダイオード動作する範囲にお
いては、トランジスタＱ５．Ｑ６のベース・エミッタ間
電圧をＶＢＢとすればａ　Ｖ　＝　Ｖ　Ｂｖ　となり上
記（１）式に代入して下式を得る。

ｆ＝−ムー・・・・・・　（２） ４　ＣＶＢｘ 〔発明が解決しようとする課題〕 周知のようにトランジスタのベース・エミッタ間電圧■
。は温度によって変動する。変動はおよそ一２ｍＶ／℃
である。すなわち上記（２）式から明白であるように第
８図に示した従来回路において発振周波数は温度が変化
すると変動してしまうという不都合を生じる。たとえば
温度が１００　’Ｃ上昇するとＶＢＩ！はおよそ０．７
Ｖから０，５Ｖに低下し発振周波数は＋４０％増加して
しまう。

本発明の目的は、発振周波数が温度変化に対して安定な
エミッタ結合形マルチバイブレータを提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

第１図を参照して課題を解決するための基本的な手段に
ついて説明する。

第１、第２のトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）のエミッタ間
にコンデンサ（Ｃ１）を接続すると共に、その各エミッ
タを定電流源（Ａ１、Ａ２）を介して基準電位に接続し
、前記第１、第２のトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）の各コ
レクタに第１の電圧源（ＶＣＣ）からコレクタ電流を供
給するその電流経路上に第１、第２の抵抗（Ｒ１，Ｒ２
）を接続し、前記第１、第２のトランジスタ（Ｑ１、Ｑ
２）の各ベース側から出力を取り出すようにした無安定
マルチバイブレータにおいて、 エミッタが相互接続されると共に定電流源（Ａ５）を介
して基準電位に接続され、コレクタが相互接続されると
共に前記第１の電圧源（ＶＣＣ）に接続された第３、第
４のトランジスタ（Ｑ７．Ｑ８）から成る第１の差動対
と、エミッタが相互接続されると共に定電流源（八６）
を介して基準電位に接続され、コレクタが相互接続され
ると共に前記第１の電圧源（ＶＣＣ）に接続された第５
、第６のトランジスタ（Ｑ９、Ｑ１０）から成る第２の
差動対と、第２の電圧源（■１）を設け、前記第３、第
６のトランジスタ（Ｑ７、Ｑ１０）のベースは共に前記
第２の電圧源（Ｖ１）に接続し、前記第４、第５のトラ
ンジスタ（Ｑ８．Ｑ９）のベースはそれぞれ前記第１、
第２の抵抗（Ｒ１゜Ｒ２）に接続し、前記第３、第４の
トランジスタ（Ｑ７．Ｑ８）のエミッタに出力される第
１の信号を前記第２の１−ランジスタ（Ｑ２）のベース
に、前記第５、第６のトランジスタ（Ｑ９、Ｑ１０）の
エミッタに出力される第２の信号を前記第１のトランジ
スタ（Ｑ１）のベースに、それぞれ入力するようにした
エミッタ結合形マルチバイブレータが、課題を解決する
ための基本的な手段であり、これによって上記目的が達
成される。

〔作用〕

前記第３、第４のトランジスタ（Ｑ７．Ｑ８）より成る
差動対は、前記第１の抵抗（Ｒ１）に発生する発振信号
を振幅制限し前記第２のトランジスタ（Ｑ２）のベース
に出力する。

また、前記第５、第６のトランジスタ（Ｑ９、Ｑ１０）
より成る差動対も、前記第２の抵抗（Ｒ２）に発生する
発振信号を振幅制限し前記第１のトランジスタ（Ｑ１）
のベースに出力する。つまり、前記第４．第５のトラン
ジスタ（Ｑ８．Ｑ９）のベース電位が前記第１の電圧源
（ＶＣＣ）の電位ｖＣＣと同電位で最大となったとき、
前記第３゜第６のトランジスタ（Ｑ７、Ｑ１０）はオフ
状態となり前記第１．第２の１−ランジスタ（Ｑ１、Ｑ
２）のベース電位ＶｓＨは下式で表わされる。

Ｖａｌ（＝　Ｖｃｃ　　ＶＢｇ−−（３）また逆に、前
記第４．第５のトランジスタ（Ｑ８、Ｑ９）のベース電
位が前記第２の電圧源（Ｖ１）の電位■１以下となった
とき前記第４．第５のトランジスタ（Ｑ８．Ｑ９）がオ
フ状態となり前記第１．第２のトランジスタ（Ｑ１、Ｑ
２）のベース電位は下式で表わされる。

Ｖ３Ｌ＝Ｖ　Ｉ　　ＶｎＥ・＝−（４）よって前記第１
．第２のトランジスタ（Ｑｌ。

Ｑ２）のベースに出力される発振出力振幅ＡＶは下記で
表わされる。

°　８　。

ΔＶ＝Ｖｃｃ−Ｖ、　　・・・・・・（５）すなわち、
発振出力振幅は温度が変化しても増減せず上記（１）式
からも明白なように発振周波数を温度変化に対して安定
化することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明によるエミッタ結合形マルチバイブレー
タの一実施例を示す回路図であり、第８図に示す従来回
路と同一のもの、または同一機能のものには同じ符号を
つけてその詳細な説明は省略する。

第１図においてＱ７〜Ｑ１０はトランジスタ、Ａ５．Ａ
６は電流源、ｖｌは電圧源である。トランジスタＱ７．
Ｑ８はエミッタが共通接続されて差動対を構成し、その
エミッタは電流源Ａ５を介してアースに接続されると共
に出力端子Ｔ１とトランジスタＱ２のベースにも接続さ
れる。トランジスタＱ９、Ｑ１０はエミッタが共通接続
されて、差動対を構成し、そのエミッタは電流源Ａ６を
介してアースに接続されると共に出力端子Ｔ２とトラン
ジスタＱ１のベースにも接続される。トランジスタＱ８
．Ｑ９のベースはそれぞれ抵抗Ｒ１゜Ｒ２に接続され、
トランジスタＱ７、Ｑ１０のベースは共に電圧源■１に
接続される。トランジスタＱ７．ＱＢ、Ｑ９、Ｑ１０の
コレクタは共に電圧源ｖｃｃに接続される。

次に本実施例の動作について説明する。第２図に第１図
の回路における各部信号波形を示す。同図においてＶＱ
８ＢはトランジスタＱ８のベース電位を、ＶＱ２Ｂはト
ランジスタＱ２のベース電位を、横軸ｔは時間をそれぞ
れ表わす。以下、第２図を用い第１図の回路の動作説明
を行なう。なお説明の簡略化のため以下電流源Ａ１、Ａ
２の電流は共に等しく■。であるとして動作説明を行な
う。

トランジスタＱ８のベースには抵抗Ｒ１に発生する発振
信号が印加される。この発振信号振幅の上限電圧はＶｃ
ｃであり振幅はトランジスタＱ２がオフし抵抗Ｒ１に電
流源Ａ１、Ａ２の電流和２・■。が流れたとときの電圧
降下となる。一方、トランジスタＱ７．Ｑ８．電流源Ａ
５．電圧源ｖ１は前記発振信号振幅の下限値を制限しト
ランジスタＱ２のベースに出力する。すなわち、トラン
ジスタＱ８のベース電位が電圧源Ｖ　ｃ　ａであった場
合トランジスタＱ７はオフしトランジスタＱ２のベース
電位は■ｃｃ−■Ｂ□８となる。ここでｖｎｐａはトラ
ンジスタＱ８のベース・エミッタ間電圧である。また、
トランジスタＱ８のベース電位が低下し電圧源ｖ１の電
圧■、より下がるとトランジスタＱ８はオフしトランジ
スタＱ２のベース電位は■１Ｖ　ｎ　Ｅ　？に制限され
これ以下の電位にはならない。

ここでＶ　Ｂ　Ｅ　？はトランジスタＱ７のベース・エ
ミッタ間電圧であり、トランジスタＱ７．Ｑ８が同一構
造であればＶ　Ｂｌ！？　＝　Ｖ　ＢＥＥである。よっ
てトランジスタＱ２のベースに入力される発振信号の振
幅。

■は、　ａＶ＝Ｖｃｃ−Ｖ、となり、この振幅電圧は温
度変化しない。又、トランジスタＱ９、Ｑ１０９電流源
Ａ６の動作については以上の動作説明から明白であり、
トランジスタＱ１のベースには同様に振幅が温度変化し
ない発振信号が入力される。よって上記（１）式から明
白であるように、’１１ 本実施例によれば、発振周波数が温度変化に対して安定
化できる効果がある。

次に本発明による他の実施例について第３図以下順次説
明しておくが各回において先に第８図。

第１図、第２図にて示したものと同＼もしくは同一機能
のものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する
。

第３図は本発明の他の実施例、第４図は第３図に示した
回路における各部信号波形を示す。同図においてＶ！ｌ
Ｅ５は１ヘランジスタＱ５のベース・エミッタ間電圧を
示す。以下、本実施例の動作を説明する。トランジスタ
Ｑ８のベースには抵抗Ｒ１に発生する発振信号が印加さ
れる。抵抗Ｒ１には並列にダイオード接続されたトラン
ジスタＱ５が接続されている。このため発振信号振幅は
トランジスタＱ５のベース・エミッタ間電圧Ｖ　Ｂ　Ｅ
　５を越えることはない。すなわち、トランジスタＱ１
のコレクタ電圧はＶｃｃ　　ＶＢＥ５以下になることが
ない。よって抵抗Ｒ１の抵抗値、電流源Ａ１、Ａ２の電
流値が任意な値であっても良く、トランジ°１２　。

スタＱ１のコレクタ・ベース間電圧が逆バイアスされ動
作不良することがない。すなわち、設計自由度が高い。

一方、電圧源■１の電圧ｖ１は前記リミット電圧Ｖ　ｃ
　ｃ　　ＶＢＥ５より高い電位に設定する。これにより
トランジスタＱ２のベースに印加される発振信号の振幅
電圧、■は、第１図に示した実施例と同様、Ｖｃｃ−Ｖ
、となり温度変化しないことは明白である。

すなわち、本実施例によれば、設計自由度が高く多用途
に適応できる効果がある。

次に第５図に示す本発明によるその他の実施例について
説明する。第５図において、Ｑ１１〜Ｑ１８はトランジ
スタ、Ａ７〜Ａ１０は電流源である。トランジスタＱ１
１のエミッタは電流源Ａ７を介して接地されると共にト
ランジスタＱ７のベースに接続される。トランジスタＱ
１２．Ｑ１３゜Ｑ１４のエミッタはそれぞれ電流源Ａ８
．Ａ９゜Ａ１０を介して接地され、さらにそれぞれトラ
ンジスタＱ８．Ｑ９、Ｑ１０のベースに接続される。

トランジスタＱ１１、Ｑ１４のベースは共に電圧源■１
に接続され、トランジスタＱ１２．Ｑ１３のベースはそ
れぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ２に接続される。

トランジスタＱ１１、Ｑ１２．Ｑ１３．Ｑｌ４のコレク
タは共に電圧源Ｖｃｃに接続される。トランジスタＱ１
５．Ｑ１７のコレクタ、ベースは共に■ＣＣに接続され
る。トランジスタ０１６のコレクタ、ベースは共にトラ
ンジスタＱ１５のエミッタに接続され、トランジスタＱ
１８のコレクタ。

ベースは共にトランジスタＱ１７のエミッタに接続され
、トランジスタＱ１６．Ｑ１８のエミッタはそれぞれ抵
抗Ｒ１，Ｒ２に接続させる。

第６図は第５図に示した回路における各部信号波形を示
す。同図においてＶＱ１２ＢはトランジスタＱ１２のベ
ース電位を示す。また、ｖ１１ＥＩ□。

Ｖ　Ｂ　Ｅ　１２　ｔ　Ｖ　Ｂ　Ｅ　１５　ｔ　Ｖ　Ｂ
　Ｅ　ｔ　ｓはそれぞれトランジスタＱ１１、Ｑ１２．
Ｑ１５．Ｑｌ６のベース・エミッタ間電圧を示す。以下
、本実施例の動作を説明する。

トランジスタＱ１１、Ｑ１２．Ｑ１３．Ｑｌ４と電流源
Ａ７．Ａ８．Ａ９．Ａ１０とはそれぞれエミッタホロア
を構成する。また、トランジスタＱ１５．Ｑ１６とトラ
ンジスタＱ１７．Ｑ１８とはそれぞれＲ１，Ｒ２に出力
される発振振幅の制限を行ない、トランジスタＱ１、Ｑ
２のコレクタ・ベース間電圧が逆バイアスになるのを防
止する。

すなわち、第１図、第３図に示した実施例の動作説明か
ら明らかなように、本実施例においても設計自由度が高
く、かつ、発振周波数は温度変化に対して安定である。

一方、発振周波数の高速化を考える。この場合抵抗Ｒ１
とその寄生容量との時定数が支配的となる。ここでトラ
ンジスタＱ８はそのベース電位によりオン・オフを繰り
返すが、一般にトランジスタはオフのときベース・エミ
ッタ間容量が急激に増加することは周知である。すなわ
ちトランジスタＱ８のベースと抵抗Ｒ１が直接接続され
た場合、発振器の高速化が困難となる。本実施例におい
てはトランジスタＱ８のベースと抵抗Ｒ１の間にトラン
ジスタＱ１２で構成されるエミッタホロアが接続されて
おりトランジスタＱ８がオフした場合のベース・エミッ
タ間容量が抵抗Ｒ１どの時定数に与える影響はトランジ
スタＱ１２の電流増幅率をｈｆｅとすると　１　／　ｈ
　ｆ　ｅに低減する。

すなわち、本実施例によれば、発振周波数を高めること
が容易になるという効果がある。

次に第７図に示す本発明によるその他の実施例について
説明する。第７図において、Ｑ１、９〜Ｑ２２はトラン
ジスタ、Ａ１１〜Ａ１３は電流源である。トランジスタ
Ｑ１９．Ｑ２０はエミッタが共通接続され差動対を構成
し、そのエミッタは電流源Ａ１１を介して接地されてい
る。また、トランジスタＱ、１９．Ｑ２０のコレクタは
それぞれトランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタに接続され
ている。トランジスタＱ２１のコレクタ・ベースは共に
トランジスタＱ２のベースに接続され、そのエミッタは
、電流源Ａ１２を介して接地されると共にトランジスタ
Ｑ１９のベースに接続される。さらに、トランジスタＱ
２２のコレクタ・ベースは共にトランジスタＱ１のベー
スに接続され、そのエミッタは、電流源Ａ１３を介して
接地されると共にトランジスタＱ２０のベースに接続さ
れる。

本実施例においては、電流源Ａ１１の電流ＩＱをトラン
ジスタＱ１９．Ｑ２０より成る差動対により切り換え、
容量Ｃ１の充放電を行なうようにしたものである。本実
施例においても発振周波数ｆは上記（１）式と同様で下
式で表わされる。

しかし、本実施例において電流源は１つでよく。

前記実施例に比べ■。たけ少ない電流で同じ発振周波数
を得ることができる。

すなわち、本実施例しこよれば低消費電力化が容易にな
るという効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、エミッタ結合形マルチバイブレータの
発振周波数を温度変化に対して安定化することができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図に示す実施例の信号波形図、第３図は本発明の他の実
施例を示す回路図、第４図は第３図に示す実施例の信号
波形図、第５図は本発明の更に別の実施例を示す回路図
、第６は第５図に示す実施例の信号波形図、第７図は本
発明のなお更に他の実施例を示す回路図、第８図はマル
チバイブレータ回路の従来例を示す回路図である。 Ｑ１〜Ｑ２２・・・トランジスタ。 Ｒ１，Ｒ２・・・抵抗。 Ｃ１・・・容量。 Ａ１−Ａ１３・・・電流源。 Ｖｃｃ、Ｖｌ・・・電圧源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１、第２のトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）のエミッ
   タ間にコンデンサ（Ｃ１）を接続すると共に、その各エ
   ミッタを定電流源（Ａ１、Ａ２）を介して基準電位に接
   続し、前記第１、第２のトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）の
   各コレクタに第１の電圧源（ＶＣＣ）からコレクタ電流
   を供給するその電流経路上に第１、第２の負荷素子（Ｒ
   １、Ｒ２）を接続し、前記第１、第２のトランジスタ（
   Ｑ１、Ｑ２）の各ベース側から出力を取り出すようにし
   た無安定マルチバイブレータにおいて、 エミッタが相互接続されると共に定電流源（Ａ５）を介
   して基準電圧に接続され、コレクタが相互接続されると
   共に前記第１の電圧源（ＶＣＣ）に接続された第３、第
   ４のトランジスタ（Ｑ７、Ｑ８）から成る第１の差動対
   と、 エミッタが相互接続されると共に定電流源（Ａ６）を介
   して基準電位に接続され、コレクタが相互接続されると
   共に、前記第１の電圧源（ＶＣＣ）に接続された第５、
   第６のトランジスタ（Ｑ９、Ｑ１０）から成る第２の差
   動対と、第２の電圧源（Ｖ１）を設け、前記第３、第６
   のトランジスタ（Ｑ７、Ｑ１０）のベースは共に前記第
   ２の電圧源（Ｖ１）に接続し、前記第４、第のトランジ
   スタ（Ｑ８、Ｑ９）のベースはそれぞれ前記第１、第２
   の負荷素子（Ｒ１、Ｒ２）に接続し、前記第３、第４の
   トランジスタ（Ｑ７、Ｑ８）のエミッタに出力される第
   １の信号を前記第２のトランジスタ（Ｑ２）のベースに
   、前記第５、第６のトランジスタ（Ｑ９、Ｑ１０）のエ
   ミッタに出力される第２の信号を前記第１のトランジス
   タ（Ｑ１）のベースに、それぞれ入力することを特徴と
   するエミッタ結合形マルチバイブレータ。 ２、請求項１に記載のエミッタ結合形マルチバイブレー
   タにおいて、 それぞれのエミッタが前記第１、第２の負荷素子（Ｒ１
   、Ｒ２）の一端に接続された第７、第８のトランジスタ
   （Ｑ５、Ｑ６）を具備し、前記第７、第８のトランジス
   タ（Ｑ５、Ｑ６）のそれぞれのベース、コレクタを前記
   第１、第２の負荷素子（Ｒ１、Ｒ２）の他端に接続して
   成ることを特徴とするエミッタ結合形マルチバイブレー
   タ。 ３、請求項１又は２に記載のエミッタ結合形マルチバイ
   ブレータにおいて、 前記第２の電圧源（Ｖ１）と前記第３、第６のトランジ
   スタ（Ｑ１、Ｑ２）の各ベースとの間と、前記第１の負
   荷素子（Ｒ１）と前記第４のトランジスタ（Ｑ８）のベ
   ースとの間と、前記第２の負荷素子（Ｒ２）と前記第５
   のトランジスタ（Ｑ９）のベースとの間と、にそれぞれ
   第１、第２、第３、第４のエミッタホロワ回路（Ｑ１１
   −Ａ７、Ｑ１２−Ａ８、Ｑ１３−Ａ９、Ｑ１４−Ａ１０
   ）を接続して成ることを特徴とするエミッタ結合形マル
   チバイブレータ。