JPH082008B2 - 周波数変調回路 - Google Patents

周波数変調回路

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JPH082008B2
JPH082008B2 JP1781388A JP1781388A JPH082008B2 JP H082008 B2 JPH082008 B2 JP H082008B2 JP 1781388 A JP1781388 A JP 1781388A JP 1781388 A JP1781388 A JP 1781388A JP H082008 B2 JPH082008 B2 JP H082008B2
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はPLL回路やFMトランスミッタなどに適用さ
れる、電圧制御発振器を用いた周波数変換回路に関する
ものである。
〔従来の技術〕
第2図はこの種の従来の周波数変調回路を示す回路図
である。図において1はLC発振器であり、LC同調回路2
とエミッタ共通差動対3とで構成されている。エミッタ
共通差動対3は互いのエミッタを共通に接続した1対の
PNPトランジスタ4,5からなり、NPNトランジスタ4のベ
ースはNPNトランジスタ5のコレクタに、NPNトランジス
タ5のベースはNPNトランジスタ4のコレクタにそれぞ
れ接続され、これらNPNトランジスタ4,5のコレクタ間に
LC同調回路2が接続されている。そして、NPNトランジ
スタ5のコレクタに、このLC発振器1の出力端子6が接
続され、NPNトランジスタ4のコレクタには、電源電圧V
CCを与える電源端子7が接続されている。8は電圧−電
流変換器であり、PNPトランジスタ9とそのエミッタに
一端が接続された抵抗10とで構成され、抵抗10の他端は
電源端子7に接続され、PNPトランジスタ9のベースは
変調信号を入力する入力端子11に接続されている。12は
PNPトランジスタ9のコレクタ電流と等しい電流を上記
エミッタ共通差動対36共通エミッタに流すための電流中
継器であり、ダイオード13およびこれとカレントミラー
を構成するNPNトランジスタ14からなる。ダイオード13
のアノードはPNPトランジスタ9のコレクタとNPNトラン
ジスタ12のベースに、カソードは接地端子15にそれぞれ
接続され、またNPNトランジスタ14のコレクタはエミッ
タ共通差動対3の共通エミッタに、エミッタは接地端子
15にそれぞれ接続されている。16は上記電圧−電流変換
器8にバイアスを与えるバイアス回路であり、バイアス
電源17とその正電極側に一端が接続された抵抗18からな
り、抵抗18の他端はPNPトランジスタ9のベースに接続
され、バイアス電源17の負電極即は接地端子15に接続さ
れている。
次に上記した周波数変調回路の動作について説明す
る。入力端子11に変調信号が入力されたときの電圧−電
流変換器8の出力電流をIとすると、 ただし I0:無変調信号時の出力直流電流 Im:変調信号に応じた変調電流 VCC:電源端子7より与えられる電源電圧 V1:バイアス電源17の電圧 VBE:PNPトランジスタ9のベース・エミッタ間電圧 Vm:変調信号レベル R1:抵抗10の抵抗値 となる。変調電流Imに対応する項が−Vm/R1となってい
るのは、変調信号レベルVmが増加するに従って電圧−電
流変換器8の出力電流Iが減少するからである。そし
て、電流中継器12の作用によって、電圧−電流変換器8
の出力電流I=I0+Imと等しい電流がNPNトランジスタ1
4側、つまりエミッタ共通差動対3の共通エミッタに供
給される。
一方、LC発振器1の出力端子6より取り出される出力
信号周波数foscただし L:同調回路2のインダクタンス値 C:同調回路2のキャパシタンス値 C′:エミッタ共通差動対3の等価入力容量値 となる。ところで、エミッタ共通差動対3の等価入力容
量値C′は、エミッタ共通差動対3に供給される電流I0
+Imに応じて変化し、 C′=f(I0+Im) …(3) で与えられる。したがって、入力端子11に入力される変
調信号レベルVmの変化に応じて変調電流Imが変化する
と、上記等価入力容量値C′が変化し、その変化に応じ
て(2)式で与えられる発振周波数foscが変調を受ける
ことになる。すなわち、変調信号レベルVmに応じた周波
数変調を受けて発振出力が出力端子6より取り出され
る。発振出力の中心周波数は、エミッタ共通差動対3に
供給される電流I0+Imのうち、直流電流成分I0によって
決定される。
〔発明が解決しようとする課題〕 従来の周波数変調回路は以上のように構成されている
ので、電源端子7より与えられる電源電圧VCCやバイア
ス電源17の電圧V1が変動したり、拡散抵抗によって形成
された抵抗10の抵抗値R1が個々の製品間でばらついた
り、周囲温度変化により抵抗10の抵抗値R1やトランジス
タ9のベース・エミッタ間電圧VBEが変動したりする
と、直流電流成分I0が変動して発振出力の中心周波数が
変動してしまう。このため、これに起因して、例えばPL
L回路においてはフリーラン周波数が変動してロックレ
ンジ非対称性が生じたり、FMトランスミッタにおいては
受信周波数がずれたりするなどの問題が発生する。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、電源電圧やバイアス電源の電圧の変動、電
圧−電流変換器の抵抗値のばらつき、周囲温度の変化な
どに左右されない安定した中心周波数を持つ発振出力を
得ることのできる周波数変調回路を得ることを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る周波数変調回路は、エミッタ共通差動
対とLC同調回路とで構成されたLC発振器と、前記LC発振
器の発振出力の中心周波数を決定する一定の直流電流を
生成する定電流源と、変調信号と該変調信号をバイアス
する直流バイアスとを入力信号として受ける第1の電圧
−電流変換器と、前記第1の電圧−電流変換器と同一特
性を持ち直流バイアスのみを入力信号として受ける第2
の電圧−電流変換器と、両前記直流バイアスとして前記
第1および第2の電圧−電流変換器に共通の直流バイア
スを与えるバイアス回路と、前記第1の電圧−電流変換
器の出力電流と前記第2の電圧−電流変換器の出力電流
との差分電流を生成する差分電流生成回路とを備え、前
記定電流原からの前記一定の直流電流に前記差分電流生
成回路からの前記差分電流を重畳したものを前記差動対
に供給することを特徴とする。
〔作用〕
この発明においては、差分電流生成回路が第1の電圧
−電流変換器の出力電流と第2の電圧−電流変換器の出
力電流との差分、つまり第1の電圧−電流変換器に入力
信号として与えられる変調信号の電圧レベルの変化に対
応する電流(すなわち変調電流成分のみ)を差分電流と
して生成する。一方、定電流源が、LC発振器の発振出力
の中心周波数を決定する一定の直流電流を生成する。そ
して、前記直流電流に前記差分電流を重畳したものがLC
発振器のエミッタ共通差動対に供給される。これにより
LC発振器は、前記直流電流により決まる周波数を中心と
してかつ前記差分電流に応じた周波数で発信し、周波数
変調が行われる。
〔実施例〕
第1図はこの発明による周波数変調回路を示す回路図
であり、LC発振器1の構成は上記した従来回路と同様で
ある。19は第1の電圧−電流変換器であり、PNPトラン
ジスタ20とそのエミッタに一端が接続された抵抗21とで
構成され、抵抗21の他端は電源電圧VCCを与える電源端
子7に接続され、PNPトランジスタ20のベースは変調信
号を入力する入力端子11に接続されている。22は第2の
電圧−電流変換器であり、PNPトランジスタ23とそのエ
ミッタに一端が接続された抵抗24とで構成され、抵抗24
の他端は電源端子7に接続され、PNPトランジスタ23の
コレクタはLC発振器1のエミッタ共通差動対3の共通エ
ミッタに接続されている。そして、この第2の電圧−電
流変換器22のPNPトランジスタ23および抵抗24として
は、第1の電圧−電流変換器19のPNPトランジスタ20お
よび抵抗21と同一特性および同一抵抗値のものが用いら
れている。
25は第1の電圧−電流変換器19の出力電流Im1と等し
い電流を、PNPトランジスタ23のコレクタとエミッタ共
通差動対3の共通エミッタとの接続点N1に供給するため
の電流中継器であり、ダイオード26およびこれとカレン
トミラーを構成するNPNトランジスタ27からなり、ダイ
オード26のアノードはPNPトランジスタ20のコレクタとN
PNトランジスタ27のベースとの接続点に、カソードは接
地端子15にそれぞれ接続され、またNPNトランジスタ27
のコレクタは上記した接続点N1に、エミッタは接地端子
15はそれぞれ接続されている。したがって、この電流中
継器25は、第1の電圧−電流変換器19の出力電流Im1
ら第2の電圧−電流変換器22の出力電流Im2を差し引い
た差分電流Im1−Im2をエミッタ共通差動対3の共通エミ
ッタに供給する差分電流供給回路として働く。
28は定電流回路であり、一端が電源端子7に接続され
た電流源29と、この電流源29の他端にアノードが接続さ
れたダイオード30と、このダイオード30とカレントミラ
ーを構成する2つのNPNトランジスタ31,32とからなる。
NPNトランジスタ31,32のベースはダイオード30のアノー
ドに接続され、ダイオード30のカソードおよびNPNトラ
ンジスタ31,32のエミッタは接地端子15にそれぞれ接続
され、またNPNトランジスタ32のコレクタはエミッタ共
通差動対3の共通エミッタに接続されている。
33は第1および第2の電圧−電流変換器19,22の各PNP
トランジスタ20,23のベースに共通のバイアスを与える
ためのバイアス回路であり、一端が電源端子7に他端が
NPNトランジスタ31のコレクタに接続された抵抗34と、
ベースが上記抵抗34とNPNトランジスタ31との接続点
に、コレクタが電源端子7にそれぞれ接続されたNPNト
ランジスタ35と、一端がNPNトランジスタ35のエミッタ
に、他端が接地端子15に接続された抵抗36と、一端がNP
Nトランジスタ35と抵抗36との接続点に、他端が第1お
よび第2の電圧−電流変換器19,22の各PNPトランジスタ
20,23のベースにそれぞれ接続された抵抗37,38とで構成
されている。
次に、この実施例に係る周波数変調回路の動作につい
て説明する。定電流回路28では、電流源29より供給され
る電流により、NPNトランジスタ31,32にそれぞれ一定電
流I0が流れる。また、バイアス回路33では、抵抗34を流
れる定電流I0により、NPNトランジスタ35のベースに一
定の電圧が加えられ、これによりNPNトランジスタ35が
導通し、このとき抵抗36に生じる電圧VBがバイアスとし
て抵抗37,38を介してPNPトランジスタ20,23のベースに
それぞれ与えられる。すなわち、このときバイアス電圧
VBは VB=VCC−I0×R3−VBE …(4) ただし VCC:電源端子7より与えられる電源電圧 VBE:NPNトランジスタ35のベース・エミッタ間電圧 R3:抵抗34の抵抗値 となる。
一方、入力端子11に変調信号が入力されるときの第1
電圧−電流変換器19の出力電流Im1は、従来回路におけ
る(1)式と同様にして、 ただし VBE1:PNPトランジスタ20のベース・エミッタ間電圧 R1:抵抗21の抵抗値 となる。また、第2の電圧−電流変換器22の出力電流I
m2は、 ただし VBE2:PNPトランジスタ23のベース・エミッタ間電圧 R2:抵抗24の抵抗値 となる。
電流中継器25では、ダイオード26に流れる電流Im1
等しい電流がNPNトランジスタ27のコレクタ電流として
流れるので、エミッタ共通差動対3の共通エミッタから
接続点N1に向けて流れる電流をImとすると、 Im=Im1−Im2 …(7) の関係が成り立つ。ところで、先述したように、第1お
よび第2の電圧−電流変換器19,22のPNPトランジスタ2
0,23および抵抗21,24には、それぞれ同一特性および同
一抵抗値のものが用いられているため、 VBE1=VBE2 …(8) R1=R2 …(9) の関係が成り立つ。したがって、(5)〜(9)式から の関係が成り立つ。すなわち、第1および第2の電圧−
電流変換器19,22と、電流中継器25とによりエミッタ共
通差動対3の共通エミッタに供給される電流Imは、変調
信号の電圧レベルVmに対応する電流成分のみとなる。ま
た、定電流回路28のNPNトランジスタ32にはコレクタ電
流として定電流I0が流れるので、これと(10)式とか
ら、LC発振器1のエミッタ共通差動対3の共通エミッタ
には の電流が供給されることになる。(11)式において、第
1項は変調信号が入力されないときの電流成分つまり直
流電流成分であり、第2項の−Vm/R1が変調電流成分に
相当する。そして、従来回路の場合に示した(2)式の
周波数foscを持つ発振出力が、LC発振器1の出力端子6
より取り出され、その中心周波数は直流電流成分I0によ
って決定される。この直流電流成分I0は、定電流回路28
の電流源29を流れる電流によって決まるものであり、電
源電圧VCCの変動、バイアス電圧VBの変動、および周囲
温度変化による抵抗21,24の抵抗値R1,R2やトランジスタ
20,23のベース・エミッタ間電圧VBE1,VBE2の変動は全て
スキャンセルされる。また個々の製品間で拡散抵抗によ
る抵抗21,24の絶対的な抵抗値R1,R2がばらついたとして
も、各製品ごとの抵抗値R1,R2の比はほとんどばらつか
ないため、それが中心周波数の変動となって現われるこ
とはない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、こと発明によれば、変調信号と
直流バイアスとを入力信号として受ける第1の電圧−電
流変換器の出力電流と直流バイアスのみを入力信号とし
て受ける第2の電圧−電流変換器の出力電流との差分電
流を差分電流生成回路で生成している。この差分電流
は、変調信号の電圧レベル変化のみに対応する電流(す
なわち変調電流成分のみ)に相当する。一方、LC発振器
の発振出力の中心周波数を決定する一定の直流電流を定
電流源で生成している。そして、前記直流電流に前記差
分電流を重畳したものをLC発振器のエミッタ共通差動対
に供給することにより、LC発振器が前記直流電流により
決まる周波数を中心としかつ前記差分電流に応じた周波
数で発振することを可能にしている。このように、LC発
振器のエミッタ共通差動対に供給する電流のうち、発振
出力の中心周波数を決める直流電流成分を定電流源のみ
より供給するように構成したので、電源電圧やバイアス
電圧の変動、電圧−電流変換器の抵抗値のばらつき、周
囲温度の変化などに左右されない安定した出力中心周波
数を持つ周波数変調回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による周波数変調回路の一実施例を示
す回路図、第2図は従来の周波数変調回路を示す回路図
である。 図において、1はLC発振器、2はLC同調回路、3はエミ
ッタ共通差動対、19は第1の電圧−電流変換器、22は第
2の電圧−電流変換器、25は電流中継器、28は定電流回
路、33はバイアス回路である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エミッタ共通差動対とLC同調回路とで構成
    されたLC発振器と、 前記LC発振器の発振出力の中心周波数を決定する一定の
    直流電流を生成する定電流源と、 変調信号と該変調信号をバイアスする直流バイアスとを
    入力信号として受ける第1の電圧−電流変換器と、 前記第1の電圧−電流変換器と同一特性を持ち直流バイ
    アスのみを入力信号として受ける第2の電圧−電流変換
    器と、 両前記直流バイアスとして前記第1および第2の電圧−
    電流変換器に共通の直流バイアスを与えるバイアス回路
    と、 前記第1の電圧−電流変換器の出力電流と前記第2の電
    圧−電流変換器の出力電流との差分電流を生成する差分
    電流生成回路とを備え、 前記定電流源からの前記一定の直流電流に前記差分電流
    生成回路からの前記差分電流を重畳したものを前記差動
    対に供給することを特徴とする周波数変調回路。
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