JPH03135206A - 差動型発振回路 - 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、ＴＶ用チューナやＶＴＲ用ＲＦコンバータ等
の高周波ＩＣ回路に利用される差動型発振回路に関する
ものである。

従来の技術 近年、高周波ＩＣのプロセス技術が進歩し、ＶＨＦ帯や
ＵＨＦ帯の高周波発振回路もＩＣ化が容易となり、ＩＣ
化で回路接続のしゃすい差動型発振回路が、多く利用さ
れるようになってきている。

以下に従来の差動型発振回路の特に、そのバイアス回路
について説明する。

第５図は従来の差動型発振回路部を示すものである。第
５図において、１．２はそれぞれ差動対を形成する発振
用トランジスタで電圧安定化回路１２より抵抗６を介し
てベースバイアスを供給し。

第１の発振トランジスタ１のコレクタは、電源うイン１
１に直接接続し、第２の発振トランジスタ２のコレクタ
はインピーダンス素子４（又は抵抗）を介して電源ライ
ン１１に接続している。３は、電流源用トランジスタで
、ベースバイアスは５電圧安定化回路１２より抵抗７．
抵抗９の抵抗分割で定電圧が与えられ、エミッタ抵抗１
０との関係で電流源の電流を設定する構成としている。

以上のように構成された差動型発振回路の動作について
説明する。第６図において時間１＝０時点で電源ライン
１１にＤＣ電圧を印加すると、電圧安定化回路１２と各
バイアス回路の回路定数により決定される時定数によっ
て過渡応答し、時間１＝１．で定常状態となり、全回路
のバイアス電圧が一定となる。

第６図は、第６図の従来の差動型発振回路のバイアスを
用いた具体的な差動型発振回路の従来例であり、第１の
発振トランジスタ１のベースと第２の発振トランジスタ
２のコレクタ間に、帰還容量Ｃ２，Ｃ３、同調容量Ｃ４
、同調インダクタンスＬ１からなる共振回路を形成して
いる。また第２の発振トランジスタ２のベースは、接地
容量Ｃ４により接地された構成となっている。第６図の
従来の差動型発振回路の共振回路は第３図に等価でき、
発振周波数ｆ。は下記の（イ）式で近似できる。

但し、条件として１／２πｆ　ｏＣ２埃１　／２πｆ０
ｃ３埃。

ＣＯＲ；第２の発振トランジスタ２のコレクタベース間
容量 発明が解決しようとする課題 このような従来の構成では、時間ｔ−１１以降で発振ト
ランジスタ１．２と電流源トランジスタ３の各々のベー
ス電位は、電圧安定化回路１２で安定されているが、回
路を構成する素子の電流発熱により特に電流源トランジ
スタ３のベース、エミッタ間電圧（以下ｖＢＫと言う）
が温度変化で小さくなり、エミッタ電位が上昇する。従
って、エミッタ電流が徐々に増加しそれに伴ってインピ
ーダンス素子４による電位降下が大きくなり、発振トラ
ンジスタ２のコレクタ電位が徐々に低下し、コレクタ、
ベース間電位（以下ｖＣＢと言う）も除徐に低下する。

一般的にトランジスタのコレクタ。

ベース間容量（以下Ｃ６８と言う）は、ｖＣＢの電位差
が小さくなると増加する為２発振トランジスタ２のＣＣ
Ｂが、時間１＝１．以降で徐々に増加する事となり、差
動型発振回路の発振周波数が、前記（イ）式の関係式に
従って徐々に低下し、正規の発振周波数からずれを生ず
るという課題があった。

本発明は、このような課題を解決するもので、差動型発
振回路の発振周波数の電源投入時からのずれを、少なく
すると共に、電源電圧の変動や温度変化に対しても安定
した正規の発振周波数を得る事を目的とするものである
。

課題を解決するだめの手段 この課題を解決するために本発明は、差動対を有する第
１と第２の発振トランジスタの各々のコレクタに接続さ
れた第１の抵抗又は、インピーダンス素子同志を接続す
るとともに、この抵抗又はインピーダンス素子同志の接
続点に電源ラインより電圧安定化回路を介して電圧を供
給し、前記第１と第２の発振トランジスタの各々のベー
スに接続した第２の抵抗で接続し、この第２の抵抗同志
の接続点に、前記電源ラインより電圧安定化回路を介し
てベースバイアスを供給し、前記第１と纂２の発振トラ
ンジスタのエミッタ同志を接続し、この共通エミッタ点
へ電流源トランジスタのコレクタを接続し、前記電流源
トランジスタのエミッタを抵抗を介して接地し、前記電
流源トランジスタのベースへ、前記電源ラインより電圧
安定化回路と抵抗を介して、ベースバイアスを供給する
とともに、前記電流源トランジスタのベースは、少なく
とも順バイアス方向にＰＮ接合素子を挿入して接地した
ものである。

作用 この構成によりＰＮ接合素子で温度保障が行えるので、
差動型発振回路の発振周波数の電源投入時からのずれが
少なく、電源電圧の変動や温度変動に対しても安定した
発振周波数が得られる。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は、本発明の一実施例による差動型発振回路のバ
イアス回路を示す回路図である。第１図において、１，
２はそれぞれ差動対を形成する第１及び第２の発振用ト
ランジスタで、これらの発振用トランジスタ１，２に対
し、ベースバイアスは、電圧安定化回路１２より抵抗６
を介し対称に与えられると共に、コレクタ電圧も電圧安
定化回路１２より抵抗４を介し対称に供給されている。

３は電流源用トランジスタでベースバイアスは、電圧安
定化回路１２より抵抗７　　ＰＮ接合素子８、抵抗９で
分割された電圧が与えられ、エミッタ抵抗１ｏとで電流
源の電流を設定する構成としている。

以上のように構成された差動型発振回路のバイアス回路
について以下その動作説明をする。第１図において時間
１＝０時点で電源ライン１１にＤＣ電圧を印加すると電
圧安定化回路１２と各バイアス回路の回路定数により決
定される時定数によって過渡応答し、時間１＝１．で定
常状態となり、全回路のバイアス電圧が一定となる。そ
の後の時間１＝１．以降では、電圧安定化回路１２より
電圧供給されている発振トランジスタ１，２０ベースバ
イアスと抵抗４の中点の電位は安定しているが１回路を
構成する素子の電流発熱でＰＮ接合素子８も温度上昇し
、ＰＮ接合素子８の両端間の電位も温度上昇し、１度当
り、約−１，８ｍＶで変化し、電流源トランジスタ３の
ベース電位も同様に徐々に低下する事となる。しかし、
電流源トランジスタ３自身も温度上昇の影響によりペー
スエミッタ間電位（ｖＢｘ）が低下し、エミッタ電位自
身は常に安定に保たれる事となり、電流源トランジスタ
３のエミッタ電流も常に安定する方向となり、抵抗４に
よる電位降下の値も安定し、発振トランジスタ１，２の
コレクタ電位は、それぞれ同電位でバランスし、安定し
たｖＣＢとなる。すなわちＣｃＢの値の変化も小さくな
り、発振周波数の周波数変動も極めて改善される。

以下、第２図に示す具体的な差動型発振回路の回路図に
基づきさらに詳しく説明する。

第２図における回路図は、第１図の差動型発振回路のバ
イアス回路に共振回路を形成する素子を、第１の発振ト
ランジスタ１のベースと第２の発振トランジスタ２のコ
レクタ間に、帰還容量Ｃ２，Ｃ，、同調容量Ｃ４、同調
インダクタンスＬ、にて構成し、さらに、第２の発振ト
ランジスタ２のベースから接地間へ、接地容量Ｃ４を挿
入した構成としたものである。第２図における差動型発
振回路の共振回路も前記第３図の等価回路と同様で、発
振周波数ｆ。も（イ）式で近似できる。しかし、前出の
第１図の実施例の差動型発振回路のバイアス回路の動作
説明のように、第２の発振トランジスタ２のｖＣＨの電
位差の安定度が極めて良好な為にＣａｍの変化が極めて
圧縮される。従って（イ）式におけるＣｃａの変化が小
さく安定しているこの為に発振周波数ｆ。の電源投入時
からのずれが改善される。

第４図は、電源投入時を基準とした時間（１）対周波数
変（ヒ（Δｆｏ）の実験データを示すグラフでありＨは
、第６図の従来例の特性カーブ、仲）は、第２図の本発
明の一実施例の特性カーブを示しており（ロ）は周波数
変化（Δｆｏ）が小さく、改善されていることが判る。

以上のように本実施例によれば、差動型発振回路の発振
トランジスタ１，２のベースバイアスとコレクタ電源を
対称に電圧安定化回路１２より供給するとともに、電流
源トランジスタ３のベースバイアスにＰＮ接合素子８を
用いて温度依存性を持たせる事により、発振周波数の電
源投入時からのずれを大幅に改善でき、したがって電源
電圧及び温度の変化に対しても極めて安定した発振周波
数で発振する事が可能となる。

尚１本実施例では、ＰＭ接合素子８をダイオードを用い
て説明したが、トランジスタのベース。

エミッタ間のＰＮ接合、若しくは、ベース、コレクタ間
のＰＮ接合を用いても同様の効果が得られる。

尚、発振トランジスタ１．２及び電流源トランジスタ３
を本実施例では、バイポーラトランジスタを用いて説明
したが、ベースをゲートに、コレフタをドレインに、エ
ミッタをソースに置き換えたＦＩＴを用いても同様の効
果が得られる。

尚、さらに第２図の実施例において帰還容量Ｃ４とＣ２
の接続点と同調容量Ｃ４と同調インダクタンスＬ、との
接続点間に数＋Ωの小抵抗を挿入した場合が、最も改善
効果が大きかった。

発明の効果 以上のように本発明によれば、差動型発振回路のバイア
ス回路を対称型に且つ、電流源のベースバイアスにＰＮ
接合素子を用いて温度依存性を持たせる事により、発振
周波数の電源投入時からのずれと、電圧及び温度変化に
対する周波数変化を極めて少なくする事が可能となり、
本発明を用いたＴ’ｌ／チューナやＲＦコンバータにお
いては、電源投入時から、安定した画質を得る事ができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による差動型発振回路のバイ
アス回路の回路図、第２図は第１図の差動型発振回路の
バイアス回路を用いた具体的な差動型発振回路の回路図
、第３図は差動型発振回路の共振回路の等価回路図、第
４図は差動型発振回路の電源投入時からの時間（１）対
周波数変化（Δｆ）の従来例との比較を示すグラフ、第
５図は従来例の差動型発振回路のバイアス回路の回路図
、第６図は第６図の従来の差動型発振回路のバイアス回
路を用いた具体的な差動型発振回路の回路図である。 １・゛・°第１の発振トランジスタ、２゛パ・パ第２の
発振トランジスタ、３・・・・・電流源トランジスタ。 ４　゛−−−゛インピーダンス素子、５・・・・・・ベ
ース抵抗、６・・・・・・差動型発振トランジスタの共
通エミッタ点、７・・・・・・ベース抵抗、８・・・・
・・ＰＮ接合素子、９・・・・・・抵抗、１０゛・・・
”°エミッタ抵抗、１１・パ・・電源ライン、１２・・
・・・・電圧安定化回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 差動対を有する第１と第２の発振トランジスタの各々の
   コレクタに接続された第１の抵抗又は、インピーダンス
   素子同志を接続するとともに、この抵抗又はインピーダ
   ンス素子同志の接続点に電源ラインより電圧安定化回路
   を介して電圧を供給し、前記第１と第２の発振トランジ
   スタの各々のベースに接続した第２の抵抗で接続し、こ
   の第２の抵抗同志の接続点に、前記電源ラインより電圧
   安定化回路を介してベースバイアスを供給し、前記第１
   と第２の発振トランジスタのエミッタ同志を接続し、こ
   の共通エミッタ点へ電流源トランジスタのコレクタを接
   続し、前記電流源トランジスタのエミッタを抵抗を介し
   て接地し、前記電流源トランジスタのベースへ、前記電
   源ラインより電圧安定化回路と抵抗を介して、ベースバ
   イアスを供給するとともに、前記電流源トランジスタの
   ベースは、少なくとも順バイアス方向にＰＮ接合素子を
   挿入して接地した差動型発振回路。