JPH0414526B2

JPH0414526B2 -

Info

Publication number: JPH0414526B2
Application number: JP57169338A
Authority: JP
Inventors: Kanji Tanaka; Kazuhisa Ishiguro
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1982-09-27
Filing date: 1982-09-27
Publication date: 1992-03-13
Also published as: US4587500A; JPS5957515A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 技術分野本発明は、可変リアクタンス回路に関するもの
で、特にコンデンサやコイル等の基本リアクタン
ス素子に基き負の所定値から正の所定値迄変化す
る等価リアクタンスを発生させることの出来る可
変リアクタンス回路に関するものである。

(ロ) 技術の背景コンデンサ等の容量リアクタンス素子やコイル
等の誘導リアクタンス素子は、近年盛んなIC（集
積回路）化の妨げとなるものであり、IC化の容
易な回路を用いて等価リアクタンスを発生させる
試みが成されている。しかして、小容量のコンデ
ンサは現在でもIC化が行なわれており、また等
価誘導リアクタンスに関しても、ジヤイレイタの
使用等によりIC他が行なわれている。しかしな
がら、それらはいずれも固定型のものか、あるい
は正のリアクタンス範囲で可変出来るものであ
り、負の所定値から正の所定値迄の広い範囲に渡
つてリアクタンスを可変出来るものは、未だ存在
しなかつた。

(ハ) 発明の要点本発明は、上述の点に鑑み成されたもので、基
本リアクタンス素子に基き正の等価リアクタンス
として動作する第１増幅回路と、基本リアクタン
ス素子に基き負の等価リアクタンスとして動作す
る第２増幅回路と、前記第１及び第２増幅回路の
出力端に共通に接続される出力端子とを備え、前
記第１及び第２増幅回路に制御信号を印加するこ
とにより、前記出力端子から見た等価リアクタン
スが負の所定値から正の所定値迄変化するように
したことを特徴とするものである。

(ニ) 実施例第１図は、本発明の一実施例を示すもので、１
は正の等価リアクタンスとして動作する第１増幅
回路、２は負の等価リアクタンスとして動作する
第２増幅回路、及び３は前記第１及び第２増幅回
路１及び２の出力端が共通に接続される出力端子
である。しかして、前記第１増幅回路１は、エミ
ツタが共通接続された第１及び第２トランジスタ
４及び５と、該第１及び第２トランジスタ４及び
５の共通エミツタに接続された第１可変電流源６
と、前記第１及び第２トランジスタ４及び５のコ
レクタに接続された第１ダイオード７と第３トラ
ンジスタ８とから成る第１電流ミラー回路９と、
前記第１トランジスタ４のコレクタ・ベース間に
接続された第１コンデンサ１０と、前記第１及び
第２トランジスタ４及び５のベース間に接続され
た第１抵抗１１とによつて構成され、第２増幅回
路２は、エミツタが共通接続された第４及び第５
トランジスタ１２及び１３と、該第４及び第５ト
ランジスタ１２及び１３の共通エミツタに接続さ
れた第２可変電流源１４と、前記第４及び第５ト
ランジスタ１２及び１３のコレクタに接続された
第２ダイオード１５と第６トランジスタ１６とか
ら成る第２電流ミラー回路１７と、前記第４トラ
ンジスタ１２のコレクタと前記第５トランジタ１
３のベースとの間に接続された第２コンデンサ１
８と前記第４及び第５トランジスタ１２及び１３
のベース間に接続された第２抵抗１９とによつて
構成されている。

いま、第１可変電流源６に流れる電流をI₁、第
２可変電流源１４に流れる電流を零、出力端子３
の電圧をe₀、第１コンデンサ１０に流れる電流を
i₁とすれば、前記電圧e₀と電流i₁とは、90度の位
相差を持つことになり、前記電圧e₀に対し位相が
90度ずれた電流i₁が前記第１コンデンサ１０から
第１抵抗１１に流れる。その時、第１トランジス
タ４のベース電圧e₁は、 e₁＝Ｒ・i₁ ……(1) （ただし、Ｒは第１抵抗４の抵抗値）となり、また前記第１コンデンサ１０に流れる電
流i₁は、 i₁＝e₀／Ｒ＋１／jwC ……(2) （ただし、Ｃは第１コンデンサ１０の容量リア
クタンスｗは角周波数（１／jwC＞Ｒ））となる。また、出力端子３に流入する電流i₂は、 i₂＝e₁・gm＋i₁ ……(3) （ただし、gmは相互コンダクタンス）となり、第１トランジスタ４のコレクタ電流i₃
（＝e₁・gm）が第１コンデンサ１０に流れる電流
i₁よりも十分大の場合は、 i₂＝e₁・gm ……(3)′ となる。尚、前記第１トランジスタ４のコレクタ
電流i₃の位相は、第１コンデンサ１０に流れる電
流i₁の位相に等しい。従つて、前記第(1)、(2)及び
(3)′式から出力端子３に流入する電流i₂は、 i₂＝e₀／１／gm＋１／jwR・Ｃ・gm ……(4) となり、これは出力端子３から見た場合、第１図
の回路が、第２図に示す如く、抵抗値が１／gmの抵抗２０と、容量リアクタンスＲ・Ｃ・gmのコン
デンサ２１とから成る直列回路に等価変換される
ことを示している。そして、１／gmを小と仮定すれば、第１図の回路は、等価容量リアクタンスが
Ｒ・Ｃ・gmのコンデンサであると見倣すことが
出来る。例えば、第１抵抗１１の値を1KΩ、第
１コンデンサ１０の値を10，Ｆ、相互コンダクタ
ンスを1/50とすれば、等価容量リアクタンスは、
200rFと大きなものとなり、この様な大きなリア
クタンスをIC内に作成することが出来る。

また、相互コンダクタンスは、次式で示され
る。

gm＝αqI／4kT×２＝α／52I₁ ……(5) （ただし、ｋはボルツマン定数Ｔは絶対温度ｑは電子の電荷量 αは電流増幅率）（I₁は第１可変電流源６に流れる電流）従つて、第１可変電流源６に流れる電流I₁と等
価容量リアクタンスとは比例関係を呈することに
なり、前記電流I₁を変化させることにより、零か
ら正の所定値迄変化する等価容量リアクタンスを
発生させることが出来る。

次に、第１可変電流源６に流れる電流を零、第
２可変電流源１４に流れる電流をI₂、第２コンデ
ンサ１８に流れる電流をi₄とすれば、第５トラン
ジスタ１３のベース電圧e₃は、 e₃＝Ｒ・i₄ ……(6) （ただし、Ｒは第２抵抗１９の抵抗値）となり、第２コンデンサ１８に流れる電流i₄は、 i₄＝e₀／Ｒ＋１／jwC ……(7) （ただし、Ｃは第２コンデンサ１８の容量リア
クタンスｗは角周波数）となる。また、出力端子３における電流i₅は、 i₅＝−e₃・gm＋i₄ ……(8) （ただし、gmは相互コンダクタンス）となり、前記第４トランジスタ１２のコレクタ電
流i₆（＝−e₃・gm）が第２コンデンサ１８に流れ
る電流i₄よりも十分大の場合は、 i₅＝−e₃・gm＝−Ｒ・i₄・gm ……(8)′ となる。尚、第(8)′式から明らかな如く、第４ト
ランジスタ１２のコレクタ電流i₆の位相は、第２
コンデンサ１８に流れる電流i₄の位相と逆相にな
る。従つて、第(7)及び第(8)′式から i₅＝e₀／−１／gm＋１／jw（−Ｒ・Ｃ・gm） ……(9) となり、これは出力端子３から見た場合、第１図
の回路が、低抗値が−１／gmの抵抗と、容量リアクタンスが−Ｒ・Ｃ・gmのコンデンサとから成る
直列回路に等価変換されることを示している。

また、相互コンダクタンスは、第(5)式と同様、 gm＝α／52I₂ ……(10) で示されるから、第２可変電流源１４に流れる電
流I₂を変化させることにより、零から負の所定値
迄変化する等価容量リアクタンスを発生させるこ
とが出来る。

従つて、第１及び第２増幅回路１及び２を第１
図図示の如く接続し、第１及び第２可変電流源６
及び１４に流れる電流I₁及びI₂を可変すれば、出
力端子３から見た等価リアクタンスを、負の所定
値から正の所定値迄変化させることが出来る可変
リアクタンス回路を提供出来る。尚、第１図にお
いて、第１及び第２可変電流源６及び１４を独立
に制御する場合について説明したが、前記第１及
び第２可変電流源６及び１４を、エミツタが共通
接続された一対のトランジスタで構成し、前記一
対のトランジスタのベースに差動制御信号を印加
することにより、第１及び第２増幅回路６及び１
４を共通に制御することが可能である。その場合
は、差動制御信号に応じて正の等価リアクタンス
と負の等価リアクタンスが変化し、その混合等価
リアクタンスが出力端子３に生じることになる。

第３図は、本発明の別の実施例を示すもので、
エミツタが共通接続された第７及び第８トランジ
スタ２２及び２３と、出力端子２４と第７トラン
ジスタ２２のベースとの間に接続された第３コン
デンサ２５と、前記第７及び第８トランジスタ２
２及び２３のベース間に接続された第３抵抗２６
と、前記第７及び第８トランジスタ２２及び２３
の共通エミツタに接続された定電流回路２７と、
前記第７トランジスタ２２のコレクタに共通エミ
ツタが接続された第９及び第10トランジスタ２８
及び２９と、前記第８トランジスタ２３のコレク
タに共通エミツタが接続された第11及び第12トラ
ンジスタ３０及び３１と、第３ダイオード３２と
第13トランジスタ３３とから成る第３電流ミラー
回路３４とによつて構成され、前記第９乃至第12
トランジスタ２８乃至３１のベースに差動制御信
号が印加される様に成されている。

いま、第１制御端子３５に第２制御端子３６よ
りも十分大なる正の制御電圧が印加されていると
すれば、第９及び第12トランジスタ２８及び３１
がオン、第10及び第11トランジスタ２９及び３０
がオフとなり、第３図の回路は、第１図の第１増
幅回路１と同等の構成となる。その為、出力端子
２４から見た等価リアクタンスは、第(4)式に応じ
た値となる。

一方、第２制御端子３６に第１制御端子３５よ
りも十分大なる正の制御電圧が印加されていると
すれば、第９及び第12トランジスタ２８及び３１
がオフ、第10及び第11トランジスタ２９及び３０
がオンとなり、第３図の回路は、第１図の第２増
幅回路２と同等の構成となる。その為、出力端子
２４から見た等価リアクタンスは、第(9)式に応じ
た値となる。

そして、第１及び第２制御端子３５及び３６に
等しい値の制御電圧が印加されているとすれば、
正の等価リアクタンスと負の等価リアクタンスが
キヤンセルされて出力端子２４から見た等価リア
クタンスが零となり、第１及び第２制御端子３５
及び３６に印加される制御電圧が上述の各状態の
中間にある場合は、第９乃至第12トランジスタ２
８乃至３１の導通に応じた正負の等価リアクタン
スが出力端子２４に生ずる。

第４図は、本発明の別の実施例を示すもので、
共通エミツタに可変電流源となる第１電流源トラ
ンジスタ３７が接続された第14及び第15トランジ
スタ３８及び３９と、共通エミツタに可変電流源
となる第２電流源トランジスタ４０が接続された
第16及び第17トランジスタ４１及び４２と、出力
端子４３と第14トランジスタ３８のベースとの間
に接続された第４コンデンサ４４と、前記第14及
び第17トランジスタ３８及び４２の共通ベースと
前記第15及び第16トランジスタ３９及び４１の共
通ベースとの間に接続された第４抵抗４５と、第
４ダイオード４６と第18トランジスタ４７とから
成る第４電流ミラー回路４８とによつて構成さ
れ、前記第１及び第２電流源トランジスタ３７及
び４０のベースに印加される制御信号に応じて、
出力端子４３に所定の等価リアクタンスを発生さ
せるものである。

いま、第１電流源トランジスタ３７のベースに
所定の制御信号を印加し、第２電流源トランジス
タ４０のベースに制御信号を印加しないとすれ
ば、第１電流源トランジスタ３７にI₁のコレクタ
電流が流れ、第４図の回路は、第１図の第１増幅
回路１と全く同一の構成になり、出力端子４３か
ら見た場合、第(4)式に応じた正の等価リアクタン
スが得られる。そして、前記第１電流源トランジ
スタ３７のベースに印加される制御信号の大きさ
に応じて、そのコレクタ電流I₁が変化するので、
零から正の所定値迄の等価リアクタンスを発生す
る可変リアクタンス回路が得られる。

また、第１電流源トランジスタ３７のベースに
制御信号を印加せず、第２電流源トランジスタ４
０のベースに所定の制御信号を印加したとすれ
ば、第２電流源トランジスタ４０にI₂のコレクタ
電流が流れ、第４図の回路は、第１図の第２増幅
回路２と全く同一の構成になり、出力端子４３か
ら見た場合、第(9)式に応じた等価リアクタンスが
得られる。そして、前記第２電流源トランジスタ
４０のベースに印加される制御信号の大きさに応
じて、そのコレクタ電流I₂が変化するので、零か
ら負の所定値迄の等価リアクタンスを発生する可
変リアクタンス回路が得られる。

尚、第１及び第２電流源トランジスタ３７及び
４０のベースに差動制御信号を印加することも出
来、その場合の動作も第１図の場合と同様に考え
られる。

第５図は、本発明の別の実施例を示すもので、
第１図の第１及び第２コンデンサ１０及び１８の
代わりに、第１及び第２コイル４９及び５０を接
続し、出力端子５１に等価誘導リアクタンスを発
生せしめんとするものである。回路動作は、第１
図の場合と同様で、出力端子５１には、第１及び
第２コイル４９及び５０の誘導リアクタンスL₁
及びL₂の所定倍の正負の等価誘導リアクタンス
が発生する。

第６図は、本発明に係る可変リアクタンス回路
を、発振回路に利用した場合の一例を示すもの
で、５２は差動接続された一対のトランジスタ５
３及び５４で構成された発振回路、５５は水晶振
動子等の発振素子、及び５６は本発明に係る第１
図、第３図もしくは第４図に示された可変リアク
タンス回路である。しかして、第６図の如き回路
構成とすれば、発振素子５５の誘導リアクタンス
に、可変リアクタンス回路５６の等価リアクタン
スが並列接続されることになり、前記可変リアク
タンス回路５６の等価リアクタンスの値に応じて
並列共振周波数が変化する。いま、第７図に示す
如く、可変リアクタンス回路５６が接続されてい
ない状態の発振素子５５固有の並列共振周波数を
₁とすれば、可変リアクタンス回路５６の等価リ
アクタンスが零から正の所定値迄変化するにつれ
て、並列共振周波数が矢印Ａ方向に₂迄移動し、
前記リアクタンスが零から負の所定値迄変化する
につれて、並列共振周波数が矢印Ｂ方向に₃迄移
動する。従つて、例えば第１図において、第１も
しくは第２可変電流源６もしくは１４の電流I₁も
しくはI₂を変化させれば、実質的に発振素子５５
の並列共振周波数が変化し、発振回路の発振周波
数が変化する。

(ホ) 効果以上述べた如く、本発明に依れば、基本リアク
タンス素子の所定倍の正負の等価リアクタンスを
IC化の可能な回路を用いて容易に作成すること
が出来るという大きな特徴を有する。そして、特
に制御信号に応じて、負の所定値から正の所定値
迄の広い範囲に渡つて、等価リアクタンスを可変
することが出来るので、様々な用途に利用出来
る。また、第３図の実施例は、第１図に比べ、基
本リアクタンス素子となるコンデンサや抵抗、電
流源等を第１及び第２増幅回路で共用する回路構
成と成されているので、IC化がより仕易いとい
う列点を有する。第４図の実施例は、第１図の回
路の更なる簡略化を計つたもので、電流ミラー回
路、コンデンサ、抵抗等を第１及び第２増幅回路
で共用しており、IC化した場合の素子数の低減
という大きな利点を有する。更に、第６図に示す
如く、本発明に係る可変リアクタンス回路を発振
回路に利用すれば、発振周波数の安定な水晶振動
子等の発振素子固有の周波数を中心に、例えば
PLL回路の位相比較器からの信号を制御信号と
して用い、発振回路の発振周波数を、上下に可変
することが出来るので、フリーラン周波数の安定
な、VCO（電圧制御発振器）が提供出来るという
利点を有する。

【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
図はその部分等価回路図、第３図は本発明の別の
実施例を示す回路図、第４図は本発明の別の実施
例を示す回路図、第５図は本発明の別の実施例を
示す回路図、第６図は本発明に係る可変リアクタ
ンス回路を使用した発振回路を示す回路図、及び
第７図はその説明に供する為の特性図である。主な図番の説明、１……第１増幅回路、２……
第２増幅回路、３……出力端子、４，５，１２，
１３……トランジスタ、６，１４……可変電流
源、１０，１８……コンデンサ、１１，１９……
抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】

１正の等価リアクタンスとして動作する第１増
幅回路と、負の等価リアクタンスとして動作する
第２増幅回路と、前記第１及び第２増幅回路の出
力端に共通に接続される出力端子とを備え、前記
第１及び第２増幅回路に制御信号を印加すること
により前記第１及び第２増幅回路の増幅率を変化
させ、前記出力端子から見た等価リアクタンスが
負の所定値から正の所定値迄変化するようにした
ことを特徴とする可変リアクタンス回路。