JPS5894239A - 電圧制御発振回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 器を提供することを目的としてなさ第１たものである。

周波数安定度の高い電圧制御発振器としては、例えば、
水晶発振器における周波数微調整用のトリマコンデンサ
を可変容量ダイオードとし、その可変容量タイオードに
制御電圧を供給するよ５＋Ｃ構成したものが考えらねる
が、この構成形態の電圧制御発振器では周波数の可変制
御範囲が非常に狭いから、周波数の可変制御範囲の広い
ことが必要とされるような利用目的に対しては適用でき
ｌい０ すなわち、例えば、カラーテレヒジョン映像信号（以下
、テレビンヨ／をＴＶと略記する）を記録再生するカラ
ーＶＴＲ　Ｋおける再生さねたカラーＴＶ映像信号の信
号処理ｖｃ際しては、一部テープの走行速変の変動と対
応して周波微数値が変動するよ５ｆｘｆＡ号が必要とさ
ねろことがあるが、前記の信号は周波数の変化範囲が広
いから、このような信号を得るのＶこ水晶発振器による
電圧制御発振器を用いイノことはできないのである。

そ矛１で、周波数の変化範囲が広いことが必要とさｊす
る場合の電圧制御発振器としては、従来から「発１什器
（あるいはＲＣ発賑器）などによる電圧制御発振器力を
用いられ℃おり、′電圧制御発振器で発振さＪまた低い
周波数の発振波を周波敬愛換器を用いて所要の高い周波
数値の信号として用いろようにするのが普通であったが
、周知のように、前記構成の電圧制御発振器は、温度や
湿度の変化など０こよって発振周波数値が大きく変動す
る他、発振周波数値の経時変化も大きいという欠点があ
った。

本発明は、周波数安定度が高くない通常形態の電圧制御
発振器を、それからの出力が本来の目的に使用さねない
期間の全部または一部を較正期間として較正し、前記の
電ＦＥ４＋制御発振器の較正期間（・こ峡く、電圧制御
発振器の出力が本来の目的のため：・こ利用さＪする期
間ｖｃは、電圧制御発振器がそねの較正期間に較正され
た状態を保持して動作を行なうようにし、また、前記し
た電圧制御発振器（１）較正期間中に電圧制御発振器の
較正のために使用される周波数弁別器を、電圧制御発振
器の出力ｈ；本来の目的のために利用される期間の全部
または−ｍにおい℃較正し、その較正された状態が屯■
二割御発娠器の較正期間中に保持さ第１るよ５にす４−
ことにより、周波数安定度の高い電圧制御発振器を容易
に提供することができるようにしたものであり、以下、
本発明の電圧制御発振器の具体的な内容を絵付図面を参
照しながら詳細に説明する０第１図は、本発明の電圧制
御発振器の一実施態様のブロック図であり、この第１図
におい℃、ｌは電圧制御発振器ｖＣＯへ外部から供給さ
ｔする制御電圧の入力端子であり、この入力端子１から
の制御電圧に切換スイッチＳＷｌの固定接点ｂＶｃ与え
られている。また、切換スイッチＳＷ、の固定接点Ｃに
は基準電圧源ＶＳ、からの電圧Ｖｓ、が与えら第１てい
る。切換スイッチＳＷＩの可動接点ａに切換制御信号の
供給端子２から加えら幻ろ切換・制−信号Ｓｘによって
、固定接点すと固定接点Ｃとに切換えら第１乙７゜後述
さ身する切換スイッチＳｗ、、　、　ｓｗ３にお１す４
谷可動接点ａも、各切換スイッチＳＷ２，５Ｗ３１１′
ｃχ１し−こ切換制御信号の供給端子３．４から加えら
第１る切換制御信号５ｘｖＣよって、固定接点すと固定
接点Ｃとに切換えらねる。

Ａｌｌ　８己した各切換スイッチｓｗ、　−ｓｗ、にお
（する切麟制御信号ＳｘＯ哄２渚端子２〜４に供給され
る切換制御信号Ｓｘとし℃は、′成田制４−発振器ｖＣ
Ｏ力・らの出力ＳＯが出力端子５を介し℃本来の目的の
ために使用される期間の全部または一部の期間と、電圧
制御発振器■ＣＯからの出力Ｓｏが本来σつ目的のため
に使用さねない期間の全部または一部の期間とにおい℃
信号のし・ヘルの状態が例えばローレベルの状＾と・・
イレベルの状態とに変化するような信号形態の４１のを
使用してもよい。なお、第１図中におい℃は各切換スイ
ッチＳＷ１〜ＳＷ３が機械的な切換）、イノチのような
ものであるとし℃記載されてぃろｌｌ−１各切換スイッ
チＳＷ、〜ＳＷ３としてはいわゆる電子スイッチが使用
さね乙のである。

以下の説明においては、各切換スイッチＳＷＩ〜ＳＷ３
の切換動作を制御する切換制御信号Ｓｘは、電圧制御発
振器■ＣＯからの出力信号Ｓｏｂ”本来の目的のために
使用される期間の全部と対応する期間においてはローレ
ベルの状態となされており、また、前記以外の期間にお
い又は・・イレベｌしの状態となされているものとして
記述されてい℃、切換制御信号Ｓｘ＋り″−１−−１−
レベルおいては、各切換スイッチｓｗ、　−ｓｗ３の各
可動接点ａが固定接点す側に切換えらね、また、切換制
御信号Ｓｘが・・イレベルの状態においては各切換スイ
ッチＳＷ１〜ＳＷ、　ノ各可動接点ａが固定接点Ｃ側に
切換えらねるもＪ〕とさ引ている。

切換スイッチＳＷ、の可動接点ＩＬは加算器ＡＤＤ。

（電圧加算器ＡＤＤ＋　）の一方入力端子６に接続さね
ており、また前記した加算器ＡＤＤ、の他方入力端子７
は、ホールド回路ＨＣ８の出力端子９に接続さ矛１てい
て、加算７器ＡＤＤ、の出力は電圧制御発振器■ＣＯへ
制御電圧として供給される。

前記したホールド回路ＨＣ，は、そねの入力側が低イン
ピータンスの状態で駆動されている状態においては導通
状態となされ、また、−ｔｈの入力側が高インピーダン
スの状態となさねたときは、それの入力側のインピータ
ンスが低い状態から高い状態に切換わろ直前の端子８へ
の入力電圧値を記憶してその電圧値な端子９Ｖｃ出力し
続けつるような機能を有するものとして構成されている
ものが使用されるのであり、この点は後述するホールド
回路ＨＣ，Ｋついても同様である。

第２図は前記したホールド回路ＨＣ，（ＨＣ２）の具体
的な１ｕ路例を示したものであり、第２図において、８
は入力端子、９は出力端子（第１図中に示すホールド回
路ＨＣ，、ＨＣ２における人、出力端子の符号は、第２
図との対応関係を明確にするために、入力端子には同一
の符号８を付し、また、出力端子には同一の符号９を付
し℃いる）、ＦＥＴは電界効果トランジスタ、Ｃｈは記
憶用コンデンサ、Ｒは抵抗であり、この第２図示のホー
ルド回路ＨＣ，（ＨＣ２）は入力端子８に接続さね℃い
る前段回路カー低インピーダンスの状態においては、入
力端子８に供給さねている入力電圧値に従っ℃変化する
記憶用コンデンサｃｈの端子電圧が電界効果トランジス
タＦＥＴのソースに接続され又いる出力端子９に出力さ
れ、また、入力端子８に接続されている前段回路が切換
スイッチＳＷ、によって切断されて、入力端子８が高い
インピータンスとなさｔｌだ場合には、入力端子８が低
インピータンスから高インピーダンスに切換えられる直
前に記憶用コンデンサｃｈへ記憶された電圧値が、電界
効果トランジスタＦｇｒのソースから出力端子９に出力
され続けるのである。

前記した電圧制御発振器ｖＣＯの出力ＳＯは、出力端子
５へ送出されると共に、切換２、イソチＳＷ２の固定接
点Ｃにも供給さねている。切換スイッチＳＷ２の固定接
点すには基準発振器Ｏ８Ｃが接続さ１ているが、この基
準発振器Ｏ８Ｃとしては常に一定の周波数値の出力信号
を出力しつるような発振器が用いられるのであり、それ
は例えば水晶発振器となさね又もよい。

切換スイッチＳＷ２の可動接点ａは周波数−電圧変換器
として動作する周波数弁別器Ｍの入力端子に接続され℃
おり、前記した周波数弁別器ＤＣＴの出力は加算器ＡＤ
Ｄ２（電圧加算器ＡＤＤ２）の一方入力端子１０に加え
らねる。また、前記した加算器ＡＤＤ２の他方入力端子
１１には、ホールド回路ＨＣ２の出力端子９からの出力
が供給され、さらに加算器ＡＤＤ、の出力は増幅器層へ
与えられる。

前記の増幅器層は充分に高い増幅度を有するものであれ
ば、どのような構成態様のものであっても良いことは後
述の記載によっても理解できるところであるが、以下の
説明においては、増幅器層として差動増幅器を使用して
いるものと−して記述されている。

加算器ＡＤＤ２の出力が反転入力端子に与えられている
差動増幅器ＡＭＰの非反転入力端子には、基準電圧源ｖ
Ｓ、から基準電圧ｖｓ２が与えらねており、差勧増幅器
贋の出力は切換スイッチＳＷ、の可動接点ａに供給さね
ている。

切換スイッチＳＷ、の固定接点Ｃはホールド回路ＨＣ１
の入力端子８に接続され又おり、また、切換スイッチＳ
Ｗ、の固定接点すはホールド回路ＨＣ，の入力端子８に
接続されている。

前記のように構成された本発明の電圧制御発振器におい
℃、電圧制御発振器からの出力ＳＯが本来の目的のため
に使用される期間においては、各切換スイッチＳＷ１〜
ＳＷ、に加えられる切換制御信号Ｓｘがローレベルの状
態となさね℃、各切換スイッチＳＷ１〜Ｓ′ｗ３の可動
接点ａは固定接点す側に切換えられ（第す図中に示さり
、ｔいるような切換えの状態）て、この状態におい℃電
圧制御発振器ＶＣＯは、切換スイッチＳＷ１の固定接点
すと可動接点ａとを介し℃加算器ＡＤＤ、の一方の入力
端子６に与えられ℃いろ入力端子１からの制御電圧と、
ホールド回路ＨＣ，から加算器ＡＤＤ、の他方入力端子
７に与えらねている補正電圧とが加算された電圧を制御
電圧とし℃発振動作を行なって、出力端子５へ送出さｈ
た出力ＳＯが所要の目的のために使用さね。

また、前記の期間における周波数弁別器ＤＣＴには。

基準発振器０９Ｃの出力が切換スイッチＳＷ２の固定接
点すと可動接点ａとを介して入力されて、周波数件別器
ＤＣＴの較正動作が行なわれる。

前記した期間において行なわれろ周波数弁別器ＤＣＴの
較正動作は次のとおりである。すなわち、予め定めら１
また周波数値ｆｓの発振波を出力する基準発損益Ｏ８Ｃ
からの発振波が入力される周波数弁別器ＤＣＴは、そわ
への人力信号の周波数ｆ８と対応した電圧値の出力電圧
を加婢器ＡＤＤ２の一方の入力端子ｌＯに与えるが、前
記した周波数弁別器ＤＣＴからの出力電圧の電圧値は、
周波数弁別器ＤＣＴの周波数−電圧変換特性によっ℃定
まることはいうまでもないが、周波数弁別器ＤＣＴの周
波数−電圧変換特性は、温度や湿度の変化によっ℃変化
し、また、経時的にも変化する。

今、周波数弁別器ＤＣＴが基準の周波数−電圧変換特性
を有している状態におい℃、それに周波数がｆ、の入力
信号が与えられた場合に、周波数弁別器ＤＣＴからの出
力電圧がＶＳ２であるとすると、温度や湿度の変化によ
り、あるいは経時的に周波数−電圧変換特性が変化しで
いる周波数弁別器ＤＣＴに周波数がｆ８の入力信号が加
えられたときは、周波数弁別器ＤＣＴからの出力電圧は
、そｔｌの周波数−電圧変換特性が前記した基準の状態
とは異なっていることにより、（Ｖ　ｓ　ｚ±ΔＶ）の
ように、基準の状態における出力電圧値Ｖｓ２とは異な
る電圧値を示すものとなる。

そこで、差動増幅型層の非反転入力端子に対して基準電
圧源ｖＳ２から与える基準電圧を、基準の周波数−電圧
変換特性を有する周波数弁別器ＤＣＴへ周波数がｆ８の
入力信号を与えたときに周波数弁別器ＤＣＴから得られ
る出力電圧値Ｖ　ｓ２としておくと、周波数弁別器ＤＣ
Ｔにおける周波数−電圧変換特性が基準の特性からすね
たときに周波数弁別器ＤＣＴから出力される出力電圧値
が電圧値Ｖｓ２に対し℃十ΔＶ、あるいは一睨だけずね
るのと対応し℃、差動増幅型層からは大きな負電圧ある
いは大きな正電圧を出力することＶＣなる。

差動増幅器贋の出力は切換スイッチＳＷ３の６丁の出力
電圧が加算器ＡＤＤ２の他方入力端子１１へ供給される
。

加算器ＡＤＤ２→差動増幅器ＡＭＰ−）切換スイッチＳ
■の可動接点ａ→同固定接点ｂりホールド回路ＩＣ，→
加算器ＡＤＤ２のループにより、差動増幅器ＡＭＰｌｄ
負帰還増幅器Ｉに構成さねているから、差動増幅器ＡＭ
Ｐとして充分に利得の高いものを使用することにより、
加算器ＡＤＤ２がら差動増幅器蔀伊の反転入力端子に入
力される電圧は、基準電圧ＶＢ２と略々等しくなされつ
る。

すなわち、この状態における加算器ＡＤＤ２の出力電圧
Ｖｓ２は、周波数弁別器ＤＣＴが基準の周波数−１！庄
変換特性を有しているときに、それの入力信号として周
波数値がｆｓの信号が与えられた状態で出力される電干
値Ｖｓ　２と同じであり、し、たがって、周波数弁別器
ＤＣＴは上記の回路動作によフて較正さ幻ろことになる
。そして、このように較正された状；Ｔ！！はホールド
回路ＨＣ２によって保持されるから、周波数弁別器ＯＣ
Ｔはそねに対する較正期間に後続している電圧制御発振
器の較ＩＦ期間中に、基準の川波数−電圧変換特性を備
えている周波数弁別器ＤＣＴとして、電圧制御発振器■
ＣＯの較正のために後述のように良好に使用されること
になる。

次に、切換制御信号Ｓｘがハイレベルの状態となさねで
、各切換スイッチＳＷ、〜ＳＷ３の可動接点ａが固定接
点Ｃ側に切換えらねたとき、すなわち、電圧制御発振器
ＶＣＯからの出力が本来の目的のために使用さねない期
間、すなわち、電圧制御発振器ＶＣＯに対する較正期間
における回路動作につい″Ｃ，説明する。

電圧制御発振器ＶＣＯの較正期間におい℃、各切換スイ
ッチＳＷ、〜ＳＷ、の可動接点ａは固定接点Ｃ側に切換
えらねる。切換スイッチＳＷ１の可動接点ａが固定接点
ｃｖｃ切換えられることにより、基準電圧源ｖＳ、の基
準電圧Ｖｓ、が切換スイッチＳＷＩの固定接点Ｃと可動
接点ａを介し℃加算器ＡＤＤ、の一方の入力端子６に加
えられる。加算器ＡＤＤ、の他方入力端子７には、ホー
ルド回路ＨＣ，の出力電圧が辱えらねており、したがっ
て、加算器ＡＤＤ、の出力としてＮ１王制飼発振器ＶＣ
Ｏへ制御電圧として供給される電圧は、前記し、た基準
電圧源ＶＳＩの基準電圧Ｖｓ、とポー／Ｌド回路ＨＣ，
の出力電圧との和の電圧である。

一方、電圧制御発振器ＶＣＱからの出力信号は、切換ス
イッチＳＷ２の固定接点Ｃと可動接点ａとを介して周波
数弁別器ＤＣＴへ与えらね、周波数弁別器ＤＣＴからは
前記した電圧制御発振器■ＣＯからの出力信号の周波数
と対応した電圧値を有する出力電圧が加算器ＡＤＤ２の
一方の入力端子１０に加えらねる。

周波数弁別器ＤＣＴは、既述した周波数弁別器の較＋Ｆ
ＩｉＡ間中に較正さｈ″Ｃおり、そねに対する入力信号
の周波数がｆ８の場合に加算器ＡＤＤ２の出力電圧がＶ
ｓ２となるようＶＣなされているから、前記した電圧制
御発振器■ＣＯから周波数弁別器ＤＣＴへ供給されろ出
力信号の周波数がｆ８であわば、加算器ＡＤＤ２から差
動増幅６ＡＭＰの反転入力端子に与えられる入力端子は
■ｓ２となっ℃、差動増幅器叫の出力電圧は零となるが
、電圧制御発振器■ＣＯからの出力信号の周波数値が（
ｆ、±Δｆ８）のよ５ｖｃ周波数ｆ８から＋Δｆ８ある
いは一Δｆ８だけずねてぃろと、差動増幅器層の反転入
力端子に入力さｔする電圧は例えば（Ｖｓ２＋△Ｖ）あ
るいは（ｖ８２−Δ■）のように基準電圧Ｖ　ｓ２とは
異なるものとなる。

そわにより、差動増幅器層の出力電圧は、大きな負電圧
あるいは大きな正電圧となり、そねが切換スイッチＳＷ
３の可動接点ａと固定接点Ｃとを介して・ホールド回路
ＨＣ，の入力端子８ｖｃ与えら第１る。

ホールド回路ＨＣ１は、前記した差動増幅器層の出力電
圧を出力端子９から加算器ＡＤＤ、の入力端子７ｖｃ供
給しているから、電圧制御発振器■ＣＯへ制御される。

すなわち、加算器ＡＤＤ、→電圧制呻発振器■ＣＯ→切
換スイッチＳＷ２の固定接点Ｃ→同可動接点ａ→問波数
弁別器ＤＣＴ→加算器ＡＤＤ！−＋増幅器ＡＭＰ→切換
スイッチＳＷ３の可動接点ａ→同固定接点Ｃ→ホールド
回路ＨＣ，→加算器ＡＤＤ、のループは負還路を構成し
ており、したがって、ループ利得が充分に大きい場合に
は電圧制御発振器ＶＣＯはそれの発振周波数が周波数ｆ
ｓに一致するよ５に自動制御されるのである。

電圧制御発振器ＶＣＯに対する較正の結果は、ホール１
゛回路ＨＣ，によって保持されるから、電圧制御発掘器
ＶＣＯは、そわの較正期間に引続く電圧制御発振器ｖｃ
ｏの出力が本来の目的のために使用される期間中に、制
（２）電圧に応じた正しい周波数値の出力を出力端子５
に送出し５ろ状態で発振動作を行なうことができる。

以上の説明から明らかなよ５ｖｃ、本発明の電圧損益の
較正期間とし℃電圧制御発掘器が較正され御発振器の較
正を行なう場合に使用さねろ周波数弁別器の較正期間と
しで、周波数弁別器が較正されるようにしで、電圧制御
発振器からの出力が本末の目的のために使用される際の
電圧制御発振器の出力信号が常に旧しい周波数値を有す
るものとすることができるのである。

電圧制御発振器の較正に利用される期間としでは、電圧
制御発振器の出力が本来の目的のために用いられない期
゛間の全部にわたってもよいが、その期間の一部が使用
されるようにし℃もよい。ただし、前記した較正動作は
負帰還ループの動作によっ℃行なわれるものであるから
、負帰還ループが安定な動作状態を示すようになるまで
の時間長は較正期間として必要である。

また、周波数弁別器の較正に利用さねろ期間とし℃は電
圧制御発振器の出力が本来の目的のために用いらｈる期
間の全部にわたってもよいが、その期間の一部が使用さ
れるようにしてもよい。この場合も較正のために動作す
る負帰還ループが安定な動作を示すようになるまでの時
間長は較正期間とし℃必要とされることはいうまでもな
い。

第３図ｆａ１図は、本発明の電圧制御発振器をＶＴＲに
おける自動位相制御系中で利用する場合の利用の態様例
を示すブロック図であり、また、第３図あイ）。

第、３図（ａｔ　、　ｆｂ１図において、０８Ｃｓ　１
４色副搬送波の周波数ｆｓｃの信号を発振する発掘器、
篤はツク−７、トヶート、ｐｃは位相比較器、Ｃ０ＮＶ
、　、　Ｃ０ＮＶ２゜Ｃ０ＮＶは周波数変換器、ＶＣＯ
ａは通常の構成形態の電圧制御発Ｓ器、ｖｃｏｂは第１
図に示したブーツクＭで表わさねているよ５な夷構成形
態の電圧制御発振器であろう 第：３図（ａｉ図に示す回路配置と第３図（ｂ）図に示
す回路配置とを比較すると、本発明の電圧制御発振器を
用いて構成した第３図（ａ１図示の回路配置では、従来
の電圧制御発振器を用いて構成した第３図（ｂ）図示の
回路配置に比べて、周波数変換器を１細巾なくすること
ができ、したがって、信号の経路を１ブロツク少なくす
ることができろために、信号のＳ／Ｎの劣化が少なくで
きろ。こｈは、本発明の電圧制御１発振Ｓは周波数安定
度が高いために、高い周波数の発振波を直接に電圧制御
発振器によって全層させろよ５にして、従来の電圧制御
発振器を用いた場合に必要とされていた周波数変換ビ；
Ｃ０ＮＶ、が不要となさハるからである。第３図（ａ）
。

（ｂ）図中におけるｆｃは低域変換色副搬送波の周波１
数の信号を表わしている。

なお、電圧制御発振器からの出力が利用さ１する信号処
理回路が、例えばカラーＴＶ信号の処理回路の場合には
、電圧制御発Ｓ器からの出力が本来の目的のために利用
さねない期間とし℃は、カラーＴＶ信号中における水平
帰線消去期間を用いることができる。

ＴＶ信号以外の信号につい℃も、それの信号処理に際し
℃電圧制御発振器からの出力が利用されない期間を設定
できる場合には、本発明の電圧制御発振器が良好に使用
できることはいうまでもない。

以上、詳細に説明したところから明らかなように、本発
明の電圧制御発振器は、温度や湿度の変化によっ℃発振
周波数が変化し易い電圧制御発振器におけろ周波数の安
定化、経時的な発振周波数の変化の防【トなどが容易に
行なわｈるのであり、本発明によっ℃既述した従来の問
題点はすべて良好に解消されうるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電圧制御発振器の一実施態様のブーツ
ク図、第２図はホールド回路の一例構成の回路図、第３
図（ａ）図及び第３図（ｂｉ図はＶＴＲの自動位相制御
系のブーツク図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＋ＫＩＥ制御発振器の出力が本来Ｊ用１的のために利用
   さハない期間の全部または一部を電圧制御発損益の較＋
   Ｅｌυ）間として、電圧制御発振器の出力を周波数弁別
   ｚＳを含すＳ負帰還路を介して電圧制御発振器の人力Ｉ
   ＨＩＩに帰還させて電圧制御発振器を較正する手段と、
   前記の電圧制御発掘器の較正期間ｖｃ続く、電圧制御発
   も器の出力が本来の目的のために利用さ牙する期間にｉ
   ｔ、電圧制御完像ｄＪが？ｉｌ記の較１−期間に較正さ
   ねた状態を保持して動作を行な５よ５にする手段と、電
   圧制御発振器の出力が本来の目的のために利用される期
   間の全部または一部を前記した周波数弁別器の較正期間
   として、前記した周波数弁別器に基準発振器からの出力
   を与えて周波数弁別器を較正する手段と、前記した周波
   数弁別器の較ｉＥ期間に、続く電圧制御発掘器の較正期
   間には、周波数弁別器が周波数弁別器の較正期間に較正
   さねた状態を保持して動作を行な５１つにする手段とを
   備えてなる電圧制御発振器