JPH0671189B2

JPH0671189B2 - 周波数制御回路

Info

Publication number: JPH0671189B2
Application number: JP61220703A
Authority: JP
Inventors: 和久石黒
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1986-09-18
Publication date: 1994-09-07
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPS6374301A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、振動素子を用いた周波数制御回路に関するも
ので、特に、振動素子の並列容量を等価リアクタンス回
路により可変し、周波数の制御を行う周波数制御回路に
関するものである。

（ロ）従来の技術入力基準信号に同期した信号を得るために、近年PLL回
路が多用されている。前記PLL回路は、通常、位相比較
器と、ローパスフイルタと、直流増幅器と、電圧（電
流）制御発振器等とによって構成されており、前記位相
比較器で入力信号の位相と前記電圧制御発振器の出力信
号の位相とを比較し、位相差に応じた信号により該電圧
制御発振器の周波数を変化させる様に成されている。

特開昭59−57515号公報には、第２図に示す如き発振回
路の周波数制御回路について開示されている。第２図に
おいて、周波数制御回路は、エミッタが共通接続され差
動増幅器を成す第１及び第２トランジスタ（１）及び
（２）と、該第１及び第２トランジスタ（１）及び
（２）の共通エミッタに接続された第１電流源トランジ
スタ（３）と、エミッタが共通接続され差動増幅器を成
す第３及び第４トランジスタ（４）及び（５）と、該第
３及び第４トランジスタ（４）及び（５）の共通エミッ
タに接続された第２電流源トランジスタ（６）と、前記
第２トランジスタ（２）のコレクタ・ベース間に接続さ
れたコンデンサ（７）と、前記第１及び第４トランジス
タ（１）及び（５）の共通ベースと第２及び第３トラン
ジスタ（２）及び（４）の共通ベース間とに接続された
抵抗（８）と、前記第１乃至第４トランジスタ（１）乃
至（５）のコレクタに接続された電流ミラー回路（９）
と、水晶振動子等の振動素子（10）と、発振回路（11）
とによって構成され、第１及び第２電流源トランジスタ
（３）及び（６）のベースに印加される位相比較器から
の制御信号に応じて、等価リアクタンスを発生させ、振
動素子（10）の並列等価容量を変化させて発振周波数を
制御するものである。前記回路の等価リアクタンスは、
±gmRCで与えられる。ただし、gmは差動増幅器の相互コ
ンダクタンス、Ｒは抵抗（８）の抵抗値、Ｃはコンデン
サ（７）の容量である。

（ハ）発明が解決しようとする問題点しかしながら、第２図の如き周波数制御回路では、相互
コンダクタンスgmを大きくすれば等価容量の絶対値は大
きくなるが、gmが大きくなるに従って、等価リアクタン
スの実数倍が大きくなり、リアクタンス特性が失われ、
周波数制御の拡大が困難であった。すなわち、リアクタ
ンス回路を見た等価アドミッタンスをＹとして、正リア
クタンスが働いた場合には、となり、第（１）式２項の実数部は、gmの増大とともに
大きくなり、電流の電圧に対しての進みが少なくなり
（電流が電圧に比べ90度の相差角を持たなくなる）、リ
アクタンス特性が失われる。このため、gmを増大しても
等価容量は増大しない領域があり、制御量に限界があ
る。また、負リアクタンスが働いた場合も同様である。
従って、PLL回路等で重要特性となるキャプチャレンジ
が狭くなるとともに、振動素子に高精度の素子が要求さ
れた。また、パイロット信号レベルが小さくなると、ロ
ック外れという問題点を発生するおそれがあった。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明は、上述の点に鑑み成されたもので、振動素子を
用いた周波数制御回路の位相比較器等の制御信号に応じ
て正または負の等価リアクタンスとして動作する可変リ
アクタンス回路と、固定バイアスされ負の等価リアクタ
ンスとして動作する負リアクタンス回路とを設け、該負
リアクタンス回路を動作させた状態で、前記可変リアク
タンス回路に制御信号を印加することにより周波数を制
御するようにした点を特徴とする。

（ホ）作用本発明に依れば、固定バイアスされ負の等価リアクタン
スとして動作する負リアクタンス回路を動作させること
により、振動素子の等価並列容量を小さくすることがで
きる。この状態において、正または負の等価リアクタン
スとして動作する可変リアクタンス回路を制御すれば、
小さな容量で大きな制御が可能となる。

（ヘ）実施例第１図は、本発明の一実施例を示す回路図で、（12）は
正または負の等価リアクタンスとして動作する可変リア
クタンス回路、（13）は負の等価リアクタンスとして動
作する負リアクタンス回路、（14）は前記可変及び負リ
アクタンス回路（12）及び（13）の出力端Ａが共通に接
続される発振回路、（15）は該発振回路（14）の出力端
Ａとアースとの間に接続される水晶振動子等の振動素子
である。

しかして、前記可変リアクタンス回路（12）は、エミッ
タが共通接続された第１及び第２トランジスタ（16）及
び（17）と、該第１及び第２トランジスタ（16）及び
（17）の共通エミッタに接続された可変電流源となる第
１電流源トランジスタ（18）と、エミッタが共通接続さ
れた第３及び第４トランジスタ（19）及び（20）と、該
第３及び第４トランジスタ（19）及び（20）の共通エミ
ッタに接続された可変電流源となる第２電流源トランジ
スタ（21）と、前記出力端Ａと前記第２及び第３トラン
ジスタ（17）及び（19）の共通ベースとの間に接続され
た第１コンデンサ（22）と、前記第１及び第４トランジ
スタ（16）及び（20）の共通ベースと第２及び第３トラ
ンジスタ（17）及び（19）の共通ベースとの間に接続さ
れた第１抵抗（23）と、前記第１及び第３トランジスタ
（16）及び（19）の共通コレクタと第２及び第４トラン
ジスタ（17）及び（20）の共通コレクタとに接続された
ダイオード接続型トランジスタ（24）とトランジスタ
（25）とから成る第１電流ミラー回路（26）とによって
構成され、前記第１及び第２電流源トランジスタ（18）
及び（21）のベースに位相比較器等からの制御電圧が印
加される。また、前記第２リアクタンス回路（13）は、
エミッタが共通接続された第５及び第６トランジスタ
（27）及び（28）と、該第５及び第６トランジスタ（2
7）及び（28）の共通エミッタに接続された定電流回路
（29）と、前記第５及び第６トランジスタ（27）及び
（28）のコレクタに接続されたダイオード接続型トラン
ジスタ（30）とトランジスタ（31）とから成る第２電流
ミラー回路（32）と、前記出力端Ａと前記第５トランジ
スタ（27）のベースとの間に接続された第２コンデンサ
（33）と、前記第５及び第６トランジスタ（27）及び
（28）のベース間に接続された第２抵抗（34）とによっ
て構成されている。

いま、可変リアクタンス回路（12）において、第１電流
源トランジスタ（18）のベースに所定の制御電圧を印加
し、第２電流源トランジスタ（21）のベースに制御電圧
を印加しない場合には、出力端Ａから見たときに正の等
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（18）のベースに印加される制御電圧の大き
さに応じて、そのコレクタ電流が変化するので、零から
正の所定値迄の等価容量リアクタンスを発生する。ま
た、第１電流源トランジスタ（18）のベースに制御電圧
を印加せず、第２電流源トランジスタ（21）のベースに
所定の制御電圧を印加した場合には、出力端Ａから見た
ときに負の等価容量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（21）のベースに印加され
る制御電圧の大きさに応じて、そのコレクタ電流が変化
するので、零から負の所定値迄の等価容量リアクタンス
を発生する。すなわち、第１コンデンサ（22）の容量を
C₁、第１抵抗（23）の抵抗値をR₁、第１及び第２トラン
ジスタ（16）及び（17）と第３及び第４トランジスタ
（19）及び（20）とのそれぞれの相互コンダクタンスを
gmとすれば、出力端Ａから見た第１リアクタンス回路
（12）の等価容量リアクタンスは、±gmR₁C₁となる。前
記相互コンダクタンスgmは、第１及び第２電流源トラン
ジスタ（18）及び（21）のコレクタ電流に応じて変化す
る為、等価容量リアクタンスは可変となる。

また、負リアクタンス回路（13）において、定電流回路
（29）に一定の電流が流れるので、負の等価容量リアク
タンスを発生する。すなわち、第２コンデンサ（33）の
容量をC₂、第２抵抗（34）の抵抗値をR₂、第５及び第６
トランジスタ（27）及び（28）の相互コンダクタンスを
gmとすれば、出力端Ａから見た負リアクタンス回路（1
3）の等価容量リアクタンスは、−gmR₂C₂となる。

従って、第１及び第２リアクタンス回路（12）及び（1
3）は、振動素子（15）に並列に接続される結果、等価
容量リアクタンスは、 C₀−gmR₂C₂±gmR₁C₁ ……（２）（ただし、C₀は振動素子（15）の等価並列容量）となり、第１及び第２電流源トランジスタ（18）及び
（21）のベースに制御電圧を印加することにより、
（２）式の第３項を可変にして、発振回路（14）の発振
周波数の可変が達成される。ここで、負リアクタンス回
路（13）は負の容量リアクタンスとして作用するため、
振動素子（15）の等価並列接容量（C₀−R₂C₂gm）を小さ
くした状態で、可変リアクタンス回路（12）を制御すれ
ば、可変幅を大きくすることなく小さなりリアクタンス
容量で、広範囲な制御が可能になる。

次に、等価容量の変化幅の比較を行う。

従来の回路では、となり、振動素子の等価容量変化は、（３）式の第２項
となる。

一方、実施例の場合はとなり、振動素子の等価容量変化は、（４）式の第２項
となる。（３）式と（４）式の変化量の比をとると、となり、（５）式の分母の第２項が変化量の増加分とな
る。

いま、C₀＝300PF、gm＝1/50、R₂＝1000Ω、C₂＝10PFと
したとき、（４）式の分母の第２項は、であるから、第（５）式は1/（１−0.66）≒３となり、
従来に比べて３倍の可変量が得られることになる。

第３図は従来回路と本発明の実施例回路とのキャプチャ
レンジ特性を比較した図であり、同図において、横軸は
周波数変移、縦軸はパイロット電圧であり、本発明の周
波数レンジ（実線）は、従来の周波数レンジ（点線）よ
りも広く、かつパイロット電圧が低いところまでに及
ぶ。

尚、負リアクタンス回路（13）の定電流回路（29）を流
れる電流は、振動素子（15）の等価並列容量を小さく出
来るように選定すればよい。

（ト）発明の効果以上述べた如く、本発明に依れば、振動素子の等価容量
リアクタンスを負リアクタンス回路で小さくした状態で
周波数制御を行うため、その制御範囲が拡大出来、PLL
回路のキャプチャレンジを拡大出来るとともに、振動素
子も初期周波数公差の大きいものを用いることが出来
る。また、ロックレンジも拡大出来、パイロットレベル
が小さくなっても、ロック外れを起こさない。

【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図は従
来の周波数制御回路を示す回路図、第３図は従来回路と
本発明の実施例回路とのキャプチャレンジ特性を比較し
た図である。（12）……可変リアクタンス回路、（13）……負リアク
タンス回路、（14）……発振回路、（４）……振動素
子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発振回路と、該発振回路の発振周波数を定
める振動素子と、該振動素子に並列接続され、正または
負の等価リアクタンスとして動作する可変リアクタンス
回路とを備え、該可変リアクタンス回路に印加される制
御信号に応じた発振周波数を得る周波数制御回路におい
て、前記振動素子に並列接続されるとともに、固定バイ
アスされた負の等価リアクタンスとして動作する負リア
クタンス回路を設けたことを特徴とする周波数制御回
路。