JPH118514A - バランスオシレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部電圧による発振周波数を制御するもので
あり、ＡＦＴ電圧によりその発振周波数を補正する機能
を維持したまま部品点数を削減したバランスオシレータ
を提供する。 【解決手段】 バランスオシレータは信号増幅手段Ｔｒ
１と、第１の共振回路と、信号増幅手段Ｔｒ２と、第２
の共振回路とを有する。外部電圧ＶＴにより発振周波数
を可変し、ＡＦＴ電圧により前記発振周波数を補正する
ために、バランスオシレータは、前記第１の共振回路に
は外部電圧ＶＴが印加されるバリキャップダイオードＣ
ｖと、前記第２の共振回路にはＡＦＴ電圧が印加される
バリキャップダイオードＣａとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＴＶ放送の受信技術
等で利用されるバランスオシレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＶ放送等の通信分野では、たくさんの
通信回線を確保するために搬送波と呼ばれる高周波信号
に変調をかけて送信を行っている。そして、受信側で
は、様々な周波数の高周波信号から選択受信を行い、復
調をすることにより信号を再現している。

【０００３】例えば、日本国内のＴＶ放送においては、
映像信号をＡＭ変調（Amplitude Modulation）により、
音声信号をＦＭ変調（Frequency Modulation）により、
放送局ごとに割り当てられた９１．２５ＭＨｚから７６
５．２５ＭＨｚまでの高周波信号に変換し、送信してい
る。

【０００４】受信側では、図２に示すように、アンテナ
１０で受信した信号を帯域通過型フィルタ１１で選択受
信し、増幅器１２により増幅する。そして、混合器１３
と局部発振回路１４を用いて、一旦映像信号を５８．７
５ＭＨｚに、音声信号を５４．２５ＭＨｚに変換する。
この変換後の信号を中間周波信号という。局部発振回路
１４では帯域通過型フィルタ１１で選択受信した信号の
周波数よりも５８．７５ＭＨｚ高い周波数で発振を行わ
せる。

【０００５】その後、増幅器１５で中間周波信号を増幅
をしてから分配器１６で帯域通過型フィルタ１７、１９
にそれぞれ中間周波信号を分配する。帯域通過型フィル
タ１７では中心周波数５８．７５ＭＨｚで信号を通過さ
せて、映像復調回路１８で映像信号を再現する。帯域通
過型フィルタ１９では中心周波数５４．２５ＭＨｚで信
号を通過させて、音声復調回路２０で音声信号を再現す
る。

【０００６】受信機ではこのような受信を行うために様
々な仕様が要求されるのだが、その一つに、局部発振回
路１４では必要な周波数の正確な発振を得るということ
がある。

【０００７】図３に示すように、一般に発振回路は増幅
器２２の出力を共振回路２３で必要な周波数成分を取り
出して正帰還させることにより発振する。例えば、高周
波の発振回路でよく用いられているクラップ型の発振回
路は、図４に示されるように、ＮＰＮ型トランジスタＴ
ｒ３のコレクタとエミッタ間にコンデンサＣｃｅを入
れ、エミッタとベース間にコンデンサＣｂｅを入れ、そ
して、コレクタとベース間にコンデンサＣｃｂとコイル
Ｌを直列となるように挿入したものである。

【０００８】これにより、クラップ型の発振回路は電源
回路等で発生するノイズ成分をトランジスタＴｒ３で増
幅し、コンデンサＣｂｅ、Ｃｃｅ、ＣｃｂとコイルＬで
構成した共振回路で正帰還させることにより発振する。

【０００９】このときの発振周波数ｆは、ｆ＝１／（２
×π×√（Ｌ×Ｃ））である。ただし、ＣはＣｂｅ、Ｃ
ｃｅ及びＣｃｂの直列合成容量である。また、インダク
タンスＬは使用する周波数範囲で適切な値に設定する必
要がある。

【００１０】ＴＶ受信機等の局部発振器１４（図２参
照）では、前記共振回路の共振周波数を外部電圧によっ
て変化させることにより必要な発振周波数を得ている。
このような機能を有する発振回路を電圧制御発振器（Ｖ
ＣＯ）という。ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillato
r）では前記共振回路の容量成分として、逆電圧の値に
よって容量が変化するバリキャップダイオードが用いら
れ、外部電圧ＶＴにより共振周波数を変化させて発振周
波数を可変するようにしている。

【００１１】このようなＶＣＯにおける外部電圧ＶＴと
発振周波数の関係を図５に示す。逆電圧の大きさが大き
くなるとバリキャップダイオードの容量値が減少するの
で発振周波数ｆは増加する傾向を示す。

【００１２】この発振周波数が前記中間周波信号の生成
に必要とされる周波数よりずれた場合、当然中間周波も
周波数がずれることとなり、再現される映像信号や音声
信号に大きな影響が及ぶことになる。そのため、この発
振周波数をいかに正確に発振させるかが重要な問題とな
る。また、一般にトランジスタＴｒ３などの信号増幅手
段は温度等の外部環境によって特性が変化するので、そ
の結果、発振周波数が変化してしまうという問題もあっ
た。

【００１３】そこで、温度変化に強く、また、同相のノ
イズに強い差動増幅回路を利用して発振回路を構成する
ことがある。このように構成された発振回路をバランス
オシレータという。従来のクラップ型のバランスオシレ
ータの一例を図６に示す。

【００１４】このバランスオシレータはＶＣＯであっ
て、およそ図４に示すクラップ型の発振回路を線対称に
向かい合わせたような構成をしている。コンデンサＣｃ
ｅはトランジスタＴｒ１側の容量Ｃｃｅ１とトランジス
タＴｒ２側の容量Ｃｃｅ２の両方の役割を担っている。
コイルＬもトランジスタＴｒ１側のインダクタンスＬ１
とトランジスタＴｒ２側のインダクタンスＬ２の両方の
役割を担っている。

【００１５】外部電圧ＶＴを入力するために入力端子２
が設けられており、抵抗Ｒｖを介してコイルＬの中点に
接続されている。コンデンサＣｃｂ１とＣｖ１の接続中
点は抵抗Ｒ１を介して接地され、コンデンサＣｃｂ２と
Ｃｖ２の接続中点は抵抗Ｒ２を介して接地される。外部
電圧ＶＴによってバリキャップダイオードＣｖ１、Ｃｖ
２の容量値が変化するので発振周波数が変化する。

【００１６】トランジスタＴｒ１側では、共振回路を構
成しているＣｃｅ１、Ｃｂｅ１、Ｃｃｂ１、Ｃｖ１とイ
ンダクタンスＬ１で発振周波数が決まり、トランジスタ
Ｔｒ２側では、もう一つの共振回路を構成しているＣｃ
ｅ２、Ｃｂｅ２、Ｃｃｂ２、Ｃｖ２とインダクタンスＬ
２で発振周波数が決まる。尚、この回路については発明
の実施の形態で再度説明する。

【００１７】ＴＶ受信機等では、ＡＦＴ（Automatic Fi
ne Tuning）回路（図示せず）と呼ばれる周波数補正回
路が利用されることがある。ＡＦＴ回路は、中間周波信
号から映像信号や音声信号を復調する際に周波数の誤差
を検出し、その誤差をＡＦＴ電圧として局部発振回路１
４（図２参照）に帰還させることにより、発振周波数を
補正しようとするものである。

【００１８】図７に示すように、バランスオシレータに
ＡＦＴ電圧を入力するための入力端子３を設け、外部電
圧ＶＴで発振周波数を可変する場合と同様の要領で共振
回路に更にバリキャップダイオードＣａを追加し、この
バリキャップダイオードＣａにＡＦＴ電圧を印加するこ
とにより補正を行う。尚、この回路についても発明の実
施の形態で再度説明する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
バランスオシレータ（図７）では、外部電圧ＶＴによる
発振周波数を可変する機能に加えて、ＡＦＴ電圧による
発振周波数を補正する機能を追加することにより部品点
数が大幅に増えてしまうという問題があった。

【００２０】本発明は上記課題を解決し、外部電圧ＶＴ
により発振周波数を制御し、ＡＦＴ電圧によりその発振
周波数を補正する機能を維持したまま部品点数の削減を
行ったバランスオシレータを提供することを目的とす
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、第１の信号増幅手段と、第１の共振回路
と、第２の信号増幅手段と、第２の共振回路とを有し、
第１の外部電圧により発振周波数を可変し、第２の外部
電圧により前記発振周波数の補正を行うバランスオシレ
ータにおいて、前記第１の共振回路には前記第１の外部
電圧が印加される第１のバリキャップダイオードと、前
記第２の共振回路には前記第２の外部電圧が印加される
第２のバリキャップダイオードとを備えるようにしてい
る。

【００２２】このような構成では、第１の外部電圧によ
り第１のバリキャップダイオードの容量値が変化するの
で、バランスオシレータ全体の発振周波数を可変するこ
とができる。例えば、このバランスオシレータをＴＶ受
信機の局部発振回路に用いる場合、ＡＦＴ回路からのＡ
ＦＴ電圧を上記第２の外部電圧としてバランスオシレー
タに入力することにより、第２のバリキャップダイオー
ドを有する第２の共振回路側で、発振周波数を補正する
ことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。前述したように図６はクラ
ップ型のバランスオシレータの一例であるが、この回路
では外部電圧ＶＴにより発振周波数を可変することがで
きるが、ＡＦＴ回路により発振周波数の補正を行うこと
ができないので、この補正を行えるようにすることをも
う一度考える。

【００２４】バランスオシレータは差動増幅回路のよう
に線対称に構成されており、その対称軸上の点では仮想
的に接地されているものと考えることができる。したが
って、図６に示す回路の場合、ＣｃｅとＬの各中点では
接地されていると考えることができるため、コンデンサ
ＣｃｅはＣｃｅ１とＣｃｅ２に、コイルＬはＬ１とＬ２
にそれぞれ分割してあるものとして扱う。つまり、１／
Ｃｃｅ＝１／Ｃｃｅ１＋１／Ｃｃｅ２、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２
である。

【００２５】図中の抵抗成分Ｒ１、Ｒ２、Ｒｖは抵抗値
を高くしているため、開いた状態として扱う。これによ
り、基本的には２個のトランジスタＴｒ１とＴｒ２で図
４に示す発振回路をそれぞれ線対称となるように組み合
わせた回路であると考えることができる。

【００２６】以上の前提をふまえて、図６に示す発振回
路と、図４に示す１個のトランジスタＴｒ３で構成され
た発振回路とを比較すると、図５の発振回路は図４にお
けるコンデンサＣｃｂをコンデンサＣｃｂ１とバリキャ
ップダイオードＣｖ１の合成容量に置き換えたものであ
ることが分かる。

【００２７】したがって、トランジスタＴｒ１側では、
発振周波数は、Ｌ１、Ｃｖ１、Ｃｃｂ１、Ｃｂｅ１、Ｃ
ｃｅ１及び寄生の容量成分、インダクタンス成分によっ
て決定される。トランジスタＴｒ２についても同様のこ
とがいえる。尚、図４に示す発振回路はエミッタを接地
していたが、図６に示す発振回路ではトランジスタＴｒ
１、Ｔｒ２のコレクタを接地し、エミッタに定電流源回
路１を接続している。

【００２８】図６に示す回路からさらにＡＦＴ回路によ
る発振周波数の補正を行うために、容量Ｃｂｅ１、Ｃｃ
ｂ１、Ｃｃｅ１のいずれかをバリキャップダイオードに
置き換える必要がある。ただし、Ｃｂｅ１やＣｃｂ１を
バリキャップダイオードに置き換える場合には、Ｃｂｅ
２やＣｃｂ２も同時に置き換える必要がある。

【００２９】Ｃｃｅ１をバリキャップダイオードに置き
換える場合にはＣｃｅを置き換えるだけでよいので、Ｃ
ｂｅ１やＣｃｂ１を置き換える場合と比較すると、追加
する部品点数が半数で済む。よって、Ｃｃｅのように両
方の共振回路で共通に使っているものを置き換える。

【００３０】図７にＣｃｅをバリキャップダイオードに
置き換えた場合のクラップ型バランスオシレータの例を
示す。ここでは、図６におけるコンデンサＣｃｅをコン
デンサＣｃｅと補正用のバリキャップダイオードＣａの
合成容量に置き換えている。そして、ＣｃｅとＣａの接
続中点には抵抗Ｒａを介して入力端子３が接続される。
入力端子３にはＡＦＴ回路（図示せず）からのＡＦＴ電
圧が入力される。これにより、ＡＦＴ電圧によりバリキ
ャップダイオードＣａの容量が変化するので、発振周波
数の補正を行うことができる。

【００３１】以上、従来のバランスオシレータについて
説明した。続いて、本実施形態のバランスオシレータに
ついて説明する。図１は本実施形態のバランスオシレー
タの回路図である。ＮＰＮ型トランジスタＴｒ１とＴｒ
２のコレクタはともに接地される。トランジスタＴｒ１
のエミッタとトランジスタＴｒ２のエミッタの間にはコ
ンデンサＣｃｅが挿入される。トランジスタＴｒ１、Ｔ
ｒ２のそれぞれについてベースとエミッタの間にコンデ
ンサＣｂｅ１、Ｃｂｅ２が接続される。トランジスタＴ
ｒ１、Ｔｒ２は信号増幅手段である。

【００３２】トランジスタＴｒ１とＴｒ２のエミッタは
ともに定電流源回路１に接続される。トランジスタＴｒ
１のベースからトランジスタＴｒ２のベースまで順に直
列となるようにバリキャップダイオードＣｖ、コンデン
サＣｃｂ１、コイルＬ、コンデンサＣｃｂ２とバリキャ
ップダイオードＣａが接続されている。

【００３３】バリキャップダイオードＣｖとコンデンサ
Ｃｃｂ１の接続中点に抵抗Ｒｖを介して入力端子２が接
続される。端子２には発振周波数を可変するための外部
電圧ＶＴが入力される。バリキャップダイオードＣａと
コンデンサＣｃｂ２の接続中点に抵抗Ｒａを介して入力
端子３が接続される。端子３には発振周波数を補正する
ためのＡＦＴ電圧が入力される。

【００３４】バリキャップダイオードＣｖのトランジス
タＴｒ１側は抵抗Ｒ１を介して接地される。バリキャッ
プダイオードＣａのトランジスタＴｒ２側は抵抗Ｒ２を
介して接地される。これにより、バリキャップダイオー
ドＣｖ、Ｃａにはそれぞれ外部電圧ＶＴ、ＡＦＴ電圧が
印加されるようになる。抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒｖ、Ｒａの
抵抗値は高くしてある。

【００３５】このように本実施形態では、図６に示した
回路で用いられている２個のバリキャップダイオードＣ
ｖ１とＣｖ２の一方を発振周波数を可変するためのＣｖ
に、他方を周波数補正用のＣａに使用している。そのた
め、更にバリキャップダイオードを追加する必要がな
い。

【００３６】そして、ＶＣＯとして図５に示す発振回路
と同等の機能を発揮するためには、トランジスタＴｒ１
とＴｒ２の接続間のリアクタンス成分が同等となってい
る必要があるので、使用するバリキャップダイオードＣ
ｖ、ＣａやＣｃｂ１、Ｌ、Ｃｃｂ２の調整を行う。

【００３７】バランスオシレータの発振周波数はＣｃ
ｅ、Ｃｂｅ１、Ｃｂｅ２、Ｃｖ、Ｃｃｂ１、Ｌ、Ｃｃｂ
２、Ｃａにより決まる。これにより、外部電圧ＶＴによ
り発振周波数が可変され、ＡＦＴ回路からのＡＦＴ電圧
により発振周波数を補正することができる。

【００３８】本実施形態の回路によれば、バランス回路
としては、完全に左右対称形とはならないものの、ＡＦ
Ｔ回路からの周波数を補正する機能が追加されていても
部品点数がほとんど増加せず、従来のバランスオシレー
タ（図７）と比較してコスト的にメリットがある。ま
た、共振回路の物理的長がＡＦＴ電圧による補正がない
場合と同等にできるので、バランスオシレータにＡＦＴ
回路を接続したときに通常問題となる寄生素子の増加に
よる高周波特性の劣化等の悪影響を回避することができ
るなどのメリットがある。

【００３９】クラップ型のバランスオシレータに限ら
ず、差動増幅回路を利用した一般のバランスオシレータ
であっても、２個の共振回路の一方では外部電圧ＶＴに
より発振周波数を可変させ、他方ではＡＦＴ電圧により
発振周波数の補正を行わせることができ、上述のように
部分点数の削減が可能となる。尚、ＴＶ受信機における
場合を例にして説明したが、その他にも発振周波数の補
正機能を備えたＶＣＯが利用されるところで、本実施形
態のバランスオシレータを用いることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バランスオシレータ及びＡＦＴ回路による機能を維持し
ながら、従来の回路（図７）に比べて大幅に部品点数を
減らすことができる。また、そのことにより、共振回路
の物理的距離を短くすることができ、スペースの削減
と、高周波特性の劣化を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態のバランスオシレータの
回路図。

【図２】 ＴＶ放送受信機の復調のしくみを示すブロッ
ク図。

【図３】 発振回路の概念を示すブロック図。

【図４】 基本的なクラップ型の発振回路の回路図。

【図５】 外部電圧ＶＴと発振周波数ｆの関係を示す特
性図。

【図６】 クラップ型のバランスオシレータの一例の回
路図。

【図７】 従来のＡＦＴ電圧による補正機能付きのクラ
ップ型バランスオシレータの回路図。

【符号の説明】

１ 定電流源回路 ２、３ 入力端子 Ｔｒ１、Ｔｒ２ トランジスタ Ｃｖ、Ｃａ バリキャップダイオード Ｒ１、Ｒ２、Ｒａ、Ｒｖ 抵抗 Ｃｃｅ１、Ｃｂｅ１、Ｃｂｅ２、Ｃｃｂ１、Ｃｃｂ２
コンデンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の信号増幅手段と、第１の共振回路
   と、第２の信号増幅手段と、第２の共振回路とを有し、
   第１の外部電圧により発振周波数を可変し、第２の外部
   電圧により前記発振周波数の補正を行うバランスオシレ
   ータにおいて、 前記第１の共振回路に前記第１の外部電圧が印加される
   第１のバリキャップダイオードと、前記第２の共振回路
   には前記第２の外部電圧が印加される第２のバリキャッ
   プダイオードとを備えたことを特徴とするバランスオシ
   レータ。
2. 【請求項２】 互いのコレクタが接続された第１及び第
   ２のトランジスタと、 前記第１及び第２のトランジスタの両方のエミッタに接
   続された定電流源回路と、 前記第１のトランジスタのエミッタと前記第２のトラン
   ジスタのエミッタの間に両端が接続された第１のコンデ
   ンサと、 前記第１及び第２のトランジスタのそれぞれのベースと
   エミッタの間に接続された第２及び第３のコンデンサ
   と、 前記第１及び第２のトランジスタの両方のベース間に直
   列となるように接続された第１のバリキャップダイオー
   ド、第４のコンデンサ、コイル、第５のコンデンサ及び
   第２のバリキャップダイオードと、 前記第１のバリキャップダイオードと第４のコンデンサ
   の間に、発振周波数を可変するための第１の外部電圧を
   導き入れる第１の入力端子と、 前記第２のバリキャップダイオードと第５のコンデンサ
   の間に、前記発振周波数を補正するための第２の外部電
   圧を導き入れる第２の入力端子と、を有することを特徴
   とするバランスオシレータ。