JPH0411052B2 - - Google Patents

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JPH0411052B2
JPH0411052B2 JP59005015A JP501584A JPH0411052B2 JP H0411052 B2 JPH0411052 B2 JP H0411052B2 JP 59005015 A JP59005015 A JP 59005015A JP 501584 A JP501584 A JP 501584A JP H0411052 B2 JPH0411052 B2 JP H0411052B2
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03C—MODULATION
    • H03C3/00—Angle modulation
    • H03C3/02—Details
    • H03C3/09—Modifications of modulator for regulating the mean frequency

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、2種類の信号を切換えて、その切換
信号でFM変調器を駆動するような構成の回路に
関するもので、特に1個の電圧制御発振器(以下
VCOと略す)をFM変調器とPLL方式のFM復調
器とに兼用して使用する場合に、非常に有効なも
のである。
従来例の構成とその問題点 従来FM変調を行なう場合、入力電圧信号を
VCOに入力することによつて、FM変調信号を得
る方法が一般的であつた。
またFM復調を行なう場合、例えばPLL方式を
用いる場合では、入力FM変調信号とVCO出力信
号とを位相比較し、その誤差信号をローパスフイ
ルタを通して、VCOに入力するとともに出力復
調信号として得るような方式が一般的に使用され
ていた。
このようにPLL方式を用いてFM復調する場
合、PLL回路に使用しているVCOの入力信号を
切換えることによつて、FM変調をも行なうこと
ができ、1つのVCOの入力信号を切換えること
によつて、FM変調器とFM復調器を1つのVCO
で構成することが可能であつた。
第1図に、1つのVCOでFM変復調を行なうよ
うに構成した回路の一例を示す。
この回路をFM変調器として使用する場合、ス
イツチ4をM側に切換え、入力端子1より変調信
号を入力する。変調信号はコンデンサ2にてDC
成分を除去されたあと可変抵抗3を通して基準バ
イアス電圧を付加される。この基準バイアス電圧
は、FM変調されるときの中心周波数を決定する
ものである。基準バイアス電圧を付加された変調
信号は、スイツチを通してVCO5に入力される。
VCO5は、入力信号電圧に比例した周波数の信
号を発振する回路であるから、この出力信号は、
FM変調信号となつて出力端子6に出力される。
一方この回路をFM復調器として使用する場
合、スイツチ4をD側に切換え、入力端子7より
FM変調信号を入力する。このFM変調信号はリ
ミツタ回路8によつて、AM成分を除去されたあ
と、位相比較器9に入力される。位相比較器9
は、AM成分を除去されたFM変調信号とVCO5
の出力信号の位相を比較し、その誤差電圧を出力
する。誤差電圧はローパスフイルタ10を通し
て、復調出力端子11に出力されるとともに、ス
イツチ4を通してVCO5に入力される。これら
の系はPLLループを構成しており、VCO5の出
力信号が、入力FM変調信号と、位相が一致する
ように、即ち周波数が全ての時間で一致するよう
に働らく。そうするとVCO5に入力される信号、
つまり位相比較器9の誤差信号は、入力FM変調
信号をつくり出した変調信号と同等であるから、
即ちFM復調信号となりうるのである。
このように1つのVCOの入力信号を切換える
ことによつてFM変調器とFM復調器を1つの
VCOで構成することが可能であるが、ここでの
VCOの入力信号を切換えるスイツチ(第1図の
4)に注目してみる。このスイツチは、ダイナミ
ツクレンジが充分とれていること、信号切換時の
クロストークがないこと、等の基本性能の他に、
信号切換時のDC変動がないこと、入力信号のDC
成分は確実に伝送できること等、きわめて、高い
性能のものが要求される。よつて従来は、このス
イツチを電子スイツチ化をすることは、きわめて
困難であり、一般には機械的スイツチ、あるい
は、リレー等を使用するしかなかつた。
このような問題は、この回路構成をすべてIC
化しようとした場合、非常に大きな障害となつて
いた。
発明の目的 本発明は、上記のような問題について改善を加
え、このような高性能のスイツチを用いることな
く、1個のVCOにて、FM変調器とFM復調器を
同時に構成でき、しかもこの全回路をすべてIC
化することも可能な回路構成を提供するものであ
る。
発明の構成 本発明は、第1の電圧信号を第1の電圧−電流
変換器によつて第1の電流信号に変換する第1の
手段と、第2の電圧信号を第2の電圧−電流変換
器によつて第2の電流信号に変換する第2の手段
と、前記第1の手段によつて得られた第1の電流
信号と、前記第2の手段によつて得られた第2の
電流信号とを加算する第3の手段と、前記第3の
手段によつて得られた加算電流信号で電流制御形
発振器を駆動する第4の手段と、第1の電圧−電
流変換器と第2の電圧−電流変換器のいずれか一
方が動作するように制御する第5の手段と少なく
とも5つの手段を備えていることを特徴とした入
力切換器付電圧制御発振器である。
実施例の説明 第4図は本発明の具体的な構成の一例である。
図における31は、電圧制御形発振器である。こ
れは入力信号の電流流出入量に比例した周波数の
信号を発振する発振器である。また28及び29
は電圧−電流変換器であり、入力信号の電圧情報
を電流情報に交換するもの、つまり入力信号の電
圧に応じて出力の電流の流出入量を制限するもの
である。
入力端子1に入つた変調信号は、コンデンサ2
にてDC成分を除去されたあと電圧−電流変換器
28によつて電流信号に変換される。
一方PLL系を構成している回路で、位相比較
器9より出力された誤差電圧信号もローパスフイ
ルタ10を通つたあと電圧−電流変換器29によ
つて電流信号に変換される。
そして電流信号に変換された変調信号と、電流
信号変換された誤差電圧信号とを、そのまま加算
して電流制御形発振器31に入力する。ここで電
圧−電流変換器28と電圧−電流変換器29は同
時に動作することはなく、どちらか一方だけが動
作するようになつている。つまり本回路をFM変
調器として作用する場合は、スイツチ30をM側
に切換え、電源端子32より入力された電源出力
を変調信号側の電圧−電流変換器28に加えるこ
とによつて変調信号側の電圧−電流変換器28の
方のみを動作させる。逆に回路をFM復調器とし
て使用する場合は、スイツチ30をD側に切換
え、電源端子32により入力された電源入力を誤
差電圧側の電圧−電流変換器29に加え、誤差電
圧側の電圧−電流変換器の方のみを動作させる。
よつて電圧制御形発振器31に入力される電流信
号は変調信号か、誤差信号かのいずれかが入力さ
れるわけで、電圧−電流変換器によつて2つの入
力信号が、電流信号の状態で切換えられることに
なる。
以上のように、2つの信号を電流信号の状態で
切換えれば、電源電圧が低い場合でもダイナミツ
クレンジが充分にとれ、しかもクロストークや信
号切換時のDCリーク電流の変動等もほどんど発
生しない。
なお、第4図の構成では、2つの電圧−電流変
換器28,29に加える電源入力を切換えること
によつて動作する側を切換えていたが、2つの電
圧−電流変換器28,29の基準バイアス電流源
をどちらか一方のみが動作するように切換えるこ
とによつて、2つの電圧−電流変換器28,29
の動作する側を切換えるようにしてもよい。また
スイツチ30は電子スイツチを用いることも可能
である。
第4図において3は、電流制御形発振器の発振
中心周波数を決定するためのバイアス電流調整用
の可変抵抗3である。またリミツタ8、位相比較
器9、ローパスフイルタ10は、第1図の回路の
それと同じ動作を行なう。
第2図は従来一般に使用されているVCO回路
の具体的な一例である。図に示した回路はエミツ
タ結合形マルチバイブレータ方式である。この回
路について簡単に説明する。この回路方式は無安
定マルチバイブレータを構成しており、トランジ
スタ17とトランジスタ18は常にどちらかが
ONの状態にある。トランジスタ20とトランジ
スタ21は制御端子22より入力された制御電圧
Vdによつて決まる一定電流IOを流す作用をする。
なおトランジスタ20のエミツタ抵抗23とトラ
ンジスタ21のエミツタ抵抗24は同じ抵抗値に
しておきその抵抗値をREとするとIOはトランジス
タ内部のエミツタ抵抗成分を無視すれば次式で与
えられる。
IO=Vd−VBE/RE ……(1) (VBE:トランジスタのベース・エミツタ間電
圧) タイミングコンデンサ19、は一定電流IOによ
つて充放電をくりかえす。その充放電時間tは、
タイミングコンデンサ19の容量をCOとすると
次式で表わされる。
t=2COVD/IO ……(2) (VD:ダイオード14,15のON時のアノー
ド・カソード間電圧) よつて発振周波数fOは(1),(2)式により fO=1/2t=IO/4COVD ……(3) =1/4COVD(Vd−VBE/RE) ……(4) で表わされる。4式の示すとおり発振周波数fOは
制御電圧Vdに比例したものとなる。なお発振出
力端子16より得られる。
ところで(3)式で示されるように発振周波数fOは
トランジスタ20及びトランジスタ21のコレク
タ電流IOにも比例している。よつてこの電流IOを
直接制御するようにすれば、本回路は、電流制御
形発振器となりうる。
第3図は、第2図に示したVCO回路を電流制
御形発振器に変更した回路の具体的な一例であ
る。
図においてトランジスタ26は、トランジスタ
20及びトランジスタ21と特性ができる限り一
致するようなものを用い、またトランジスタ20
のエミツタ抵抗27の抵抗値は抵抗23及び抵抗
24と同じ抵抗値REにしておく。このように構
成すれば、トランジスタ26とトランジスタ2
0,及びトランジスタ26とトランジスタ21は
ミラー回路を構成することになり、トランジスタ
20のコレクタ電流と、トランジスタ20及びト
ランジスタ21のコレクタ電流とは、同電流量と
なる。よつて入力電流端子17より入力された制
御電流Iは、タイミングコンデンサ19を充放電
させる電流IOと等しくなるため、発振周波数fOは fO=I/4COVD ……(5) となり入力制御電流Iに比例した周波数の発振出
力を得ることができる。
以上のようにして電流制御形発振器は、エミツ
タ結合形マルチバイブレータ方式のVCOを用い
ることによつて簡単に構成することができる。
第5図は電圧−電流変換回路の具体的な一例で
ある。図においてトランジスタ36とトランジス
タ37は、差動増幅器を構成している。またトラ
ンジスタ38とトランジスタ39はミラー回路に
よる定電流負荷となつている。図において電圧入
力端子33より入力された電圧信号はトランジス
タ36とトランジスタ37の間で差動増幅され、
その増幅電流がトランジスタ36とトランジスタ
37のコレクタに流出入する。トランジスタ37
のコレクタ電流はトランジスタ39とトランジス
タ38のミラー回路によつてトランジスタ38の
コレクタ電流に伝達されるためのトランジスタ3
6とトランジスタ38のコレクタ電流を加算した
電流が、電流出力端子36より出力される。トラ
ンジスタ36のエミツタ抵抗42と、トランジス
タ37のエミツタ抵抗43の抵抗値を両方とも
Reとし、トランジスタのhfeが充分に大きく、ま
たトランジスタ内部のエミツタ抵抗分を無視でき
るとすると、出力電流iは入力電圧をvとして次
式で表わされる。
i=v/Re ……(6) 以上のように電圧−電流変換回路は比較的簡単
な回路で構成することが可能である。
なお第5図において35は、この電圧−電流変
換回路の電源入力端子であり、またトランジスタ
40は、基準バイアス電流発生用のトランジスタ
であつて50は、基準バイアス電圧入力端子であ
る。この電圧−電流変換回路の動作のON、OFF
を制御するには、電源入力端子35に加える電源
をON、OFFするか、あるいは、基準バイアス電
圧入力端子に加えるバイアス電圧をON、OFFす
ればよい。
上記のような、電圧−電流変換器を2個用い
て、その出力電流信号を混合し、その混合電流信
号を電流制御形発振器に入力すれば本発明の具体
的な構成が実現できる。
なお2つの電圧−電流変換器の出力電流信号を
混合する場合、その信号が電流状態であるため、
特別な加算器とか、混合器は必要なく、電圧−電
流変換器の出力電流端子(第5図−34)を直接
結合し、FM中心周波数を決定するバイアス電流
を供給する回路(第4図−3)を結合して電流制
御形発振器の入力端子(第3図−17)に接続す
るだけでよい。
以上説明したように、電流制御形発振器、及び
電圧−電流変換器は比較的簡単な回路で構成で
き、これらを用いて、VCOの入力信号を電流信
号としてスイツチするようにすれば、非常に高性
能なFM変調器とFM復調器を1つのVCOで構成
することができる。
発明の効果 このようにして、本発明は、比較的簡単な回路
構成でFM変復調器を1個のVCOで構成でき、し
かも、取扱える信号のダイナミツクレンジが大き
い、変調信号の中心周波数ドリフトが少ない等の
高い性能を持ち、しかも機械的スイツチ等を用い
ていないためIC化も可能である等、非常に多く
の利点をもつているものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のFM変復調回路の一例を示すブ
ロツク図、第2図は従来のVCO回路の具体的な
一例を示す電気回路図、第3図は電流制御形発振
器の具体的な一例を示す電気回路図、第4図は本
発明の電流制御形発振器の具体的な構成図の一例
を示すブロツク図、第5図は本発明における電圧
−電流変換器の具体的な一例を示す電気回路図で
ある。 1……変調信号入力端子、4……スイツチ、5
……VCO、6……FM変調信号出力端子、7……
FM変調信号入力端子、8……リミツタ回路、9
……位相比較器、10……ローパスフイルタ、1
4,15……ダイオード、17,18,20,2
1,26,36,37,38,39……トランジ
スタ、28,29……電圧−電流変換器、31…
…電流制御形発振器、30……スイツチ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1の電圧信号を第1の電圧−電流変換器に
    よつて第1の電流信号に交換する第1の手段と、
    第2の電圧信号を第2の電圧−電流変換器によつ
    て第2の電流信号に変換する第2の手段と、前記
    第1の手段によつて得られた第1の電流信号と、
    前記第2の手段によつて得られた第2の電流信号
    とを加算する第3の手段と、前記第3の手段によ
    つて得られた加算電流信号で電流制御形発振器を
    駆動する第4の手段と、第1の電圧−電流変換器
    と第2の電圧−電流変換器のいずれか一方が動作
    するように制御する第5の手段との少なくとも5
    つの手段を備えていることを特徴とした入力切換
    器付電圧制御発振器。
JP59005015A 1984-01-13 1984-01-13 入力切換器付電圧制御発振器 Granted JPS60148203A (ja)

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JP2553692B2 (ja) * 1989-03-03 1996-11-13 株式会社日立製作所 クロック発生装置及び周波数ー電流変換回路
JP2008103888A (ja) * 2006-10-18 2008-05-01 Niigata Seimitsu Kk 電圧制御発振回路

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