JPS6034283B2 - 第３高調波信号発生器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、信号発生回路、特に集積回路技術に適した
第３高調波信号発生回路に関する。

第３高調波信号は、種々の電気回路に必要とされる。例
えば、そのような信号は、カラーテレビジョン受像機の
輝度信号処理チャンネルや色信号処理チャンネル中のア
クティブ遅延線用のスイッチング信号やクロック信号と
して使用される。その輝度信号用のアクティブ遅延線は
、特に、受像機の色信号処理チャンネルにおける通常の
信号通過時間、すなわち遅延時間に、輝度チャンネルの
映像信号通過時間を整合させる働きをする。その輝度信
号用遅延線や色信号用遅延線は、また、櫛形ろ波装置に
も使用される。そのような遅延線を形成するために、電
荷結合装置ＣＣＤ′Ｓのアレイを使用することができる
。そのような装置は、最も高い信号周波数の２乃至３倍
の周波数を持つ入力スイッチング信号やクロツク信号を
使用することが望ましい。クロック周波数の１つとして
有利なものは、映像信号の色副搬送波成分の第３高調波
（例えば、アメリカ合衆国では、色副搬送波は３．斑Ｍ
ＨＺであるから１０．７ＭＨＺのクロック周波数）であ
る。一般に、このような目的やその他の目的のために使
用される第３高調波信号は、処理される信号（例えば基
本周波数のような信号成分を含むもの）がクロック成分
と混ざり合わないように、基本波やその他の高調波を含
まないものでなければならない。

第３高調波信号を作り出すための回路として、同調回路
があるがこれは、寸法、費用及び複雑さが不所望に増加
するので、その使用はできれば避ける方が良い。集積回
路チップの表面積には制限があり、しかも、外部回路部
に接続するために利用できる端子数にも制限があるので
、同調回路を使用する装置では、第３高調波信号発生器
の集積化が困難である。そこで、本願発明による第３高
調波信号発生器は、交流入力信号源に結合された信号乗
算器を具備して、上記入力信号の３乗に比例した第１の
出力信号を生成する。

その第１の出力信号は入力信号に比例した基本波成分と
、入力信号に比例した第３高調波成分を含む。また入力
信号に応答する手段があって、入力信号に対して予め定
められた大きさと極性の関係にある第２の出力信号を生
成する。組合せ回路網は、上記の第１と第２の出力信号
を組合わせて基本波成分を除去し、第３高調波成分に比
例し基本波成分を実質的に含まない第３の出力信号を生
成する。以下、図を参照してこの発明を説明する。

第１図において、信号発生器は第１の２重平衡信号乗算
器２０、第２の２重平衡乗算器５０、信号増幅回路８０
及び出力信号組合せ回路網９０を有している。

１対の入力端子Ｔ，とＬは、信号源８から供給される交
流入力信号Ａｓｊｎ のｔ（以後、Ａｓｉｎ８という）
を１対の差動接続されたトランジスタ１２と１４の入力
ベース電極へ結合する。

トランジスタ１２と１４は、電流源トランジスター５及
び抵抗器１６とで入力信号増幅器１０を構成している。
トランジスタ１２と１４のコレクタ出力部からの信号は
、第１の信号乗算器２０の差動接続された第１の対のト
ランジスタ２２と２４のベース入力部にそれぞれ供給さ
れる。

乗算器２川ま、また、差動増幅器型に配列された上方の
第２と第３の対のェミツタ結合トランジスタ３２，３４
と４２，４４を有する。トランジスタ３２，３４と４２
，４４の互いに接続されたェミッタは乗算器２０の第１
の信号入力部を表わし、トランジスタ２２と２４のコレ
クタ出力部にそれぞれ結合されている。トランジスタ３
２と４４のベース入力電極は互いに接続されていて、１
対の直列接続されたバィアス補償ダイオード２７と２８
を経てトランジスタ１２のコレクタ出力部に共通に結合
されている。

同様に、トランジスタ３４と４２のベース入力電極は互
いに接続されていて、１対の直列接続されたバイアス補
償ダイオード３７と３８を経てトランジスタ１４のコレ
クタ出力部に共通に結合されている。トランジスタ３２
，４４と３４，４２の互いに接続されたベース電極は、
乗算器２０の第２の信号入力部を表わしている。１対の
等しい値の直列バイアス抵抗器３９と４０が、トランジ
スタ３２，４４の互いに接続されたベース電極と、トラ
ンジスタ３４，４２の互いに接続されたベース電極との
間に接続されている。

トランジスタ２５と抵抗値Ｒの利得調整抵抗器２６を含
む電流源は、乗算器２０用の動作電流源として働く。乗
算器２０の出力信号は、トランジスタ３２，４２と３４
，４４の互いに接続されたコレクタに現われ、ほぼ等し
い値の１対の出力負荷抵抗器４６と４７の両端間に発生
する。第２の信号乗算器５川ま、第１の信号乗算器２０
と同様なもので、第１、第２及び第３のェミッタ結合さ
れたトランジスタ対５２，５４；６２，６４；７２，７
４を含み、それらのトランジスタ対の各々は、差敷増幅
器型に配列されている。電流源トランジスタ５５と、抵
抗器２６の抵抗値に等しい値Ｒを有する利得調整抵抗器
５６とは乗算器５０用の動作電流源として働く。トラン
ジスタ５２と５４のベース入力電極は、増幅器１０のト
ランジスタ１２と１４のコレクタ出力電極にそれぞれ結
合されている。上方のトランジスタ対６２，６４と７２
，７４の互いに接続されたェミツタ入力電極はトランジ
スタ５２と５４のコレクタ出力電極にそれぞれ結合され
ていて、乗算器５０の第１の信号入力部を表わしている
。トランジスタ６２と７４のベース入力電極は互いに接
続されていて、第１の信号乗算器２０のトランジスタ３
２と４２のコレクタ出力結合点に共通に結合されている
。トランジスタ６４と７２のベース入力電極は互いに接
続されていて、乗算器２０のトランジスタ３４と４４の
コレクタ出力結合点に共通に結合されている。トランジ
スタ６２，７４と６４，７２の互いに接続されたベース
電極は、乗算器５０の第２の信号入力部を表わしている
。乗算器５０の出力信号は、トランジスタ６２，７２と
６４，７４の互いに接続されたコレクタに現われる。信
号増幅回路８０は、差動増幅器型に配列された１対のェ
ミツタ結合トランジスタ８２と８４と、トランジスタ８
５及び４′３Ｒにほぼ等しい値の利得調整抵抗器８６と
から成る電流源とを含んでいる。

トランジスタ８２と８４のベース入力電極は、増幅器１
０のトランジスタ１４と１２のコレクタ出力部にそれぞ
れ接続されている。トランジスタ８２と８４のコレクタ
出力部は、第２の信号乗算器５０のトランジスタ６４，
７４と６２，７２のコレクタ出力部結合点にそれぞれ結
合されている。組合せ回路網９０は、トランジスタ６４
，７４と８２のコレクタ出力部に現われる信号を組合せ
るための抵抗器９６と、トランジスタ６２，７２と８４
のコレクタ出力部に現われる信号を絹合せるための抵抗
器９７とを含んでいる。

図示された装置では、抵抗器９６と９７の値は互に等し
く、かつ、抵抗器４６と４７の値に等しい。組合された
出力信号は１対の出力端子Ｔ３とＴ４に現われる。その
組合された出力信号は、入力信号の第３高調波に比例し
ていて、以下のようにして生成される。動作時に、交流
入力信号Ａｓｉｎ８は入力端子Ｔ・とＴ２に対してプッ
シュ・プルの関係で供給される。

この増幅されたプッシュプル信号は、トランジスタ１２
と１４からのコレクタからトランジスタ２２と２４のベ
ース入力部へ供給される。トランジスタ２２と２４のコ
レクタに発生する信号は、乗算器２０の第１の対の信号
入力部に相当する、トランジスタ３２，３４と４２，４
４の各ェミッタ結合点に供給される。トランジスタ１２
と１４のコレクタからのプッシュ・プル信号は、また、
乗算器２０の第２の対の信号入力部に相当する、トラン
ジスタ３２，４４と３４，４２の互いに接続された各ベ
ース電極にも供給される。信号乗算器２０は、既知のよ
うに、第１並びに第２の対の信号入力に供給される信号
の積を作り出すように動作する。例えば、トランジスタ
３２と２２のコレクターェミッタ電流路を含む信号路を
考えると、トランジスタ２２のコレクタ信号電流はトラ
ンジスタ２２のベースに現われる波形−Ａｓｉｎ８の信
号電圧に比例し、また、トランジス夕３２のコレクタ信
号電流は、トランジスタ２２のベースに現われる信号電
圧−Ａ′ｓｉｎひとトランジスタ３２のベースに現われ
る信号電圧−Ａ″ｓｉｎ８との積に比例する。この場合
、後者の２つの信号鰭圧Ａ′とＡ′′の大きさはほぼ等
しい。このようにして、乗算器２０はｓ附けこ比例した
出力信号を生成し、その信号はトランジスタ３２，４２
と３４，４４のコレク夕結合点にプッシュ・ブルすなわ
ち逆位相関係で現われる。出力信号Ｓｉｎ２０の大きさ
は乗算器２０の利得に関係し、そして、その利得は、抵
抗器２６の値Ｒと抵抗器４６及び４７の値とに関係する
。増幅器１０のトランジスタ１２と１４のコレクタに現
われるプッシュ・プルな増幅された入力信号は、また、
第２の信号乗算器５０のトランジスタ５２と５４のベー
ス入力部に供給される。

トランジスタ５２と５４は、それぞれのコレクタ出力部
に、ｓｍ８に比例したプッシュ・プル信号を生成する。
トランジスタ５２と５４のコレクタに現われる信号は、
乗算器５０の第１の対の信号入力部に相当するトランジ
スタ６２，６４と７２，７４のェミッタ結合点に供孫舎
される。第１の信号乗算器２０のプッシュ・プル出力信
号（ｓｉぜのこ比例する）は、トランジスタ６２，７４
と６４，７２の互いに接続されたベース電極を有する乗
算器５０の第２の対の入力部へ供給される。乗算器５０
も、また、既知のように動作して、供給される信号の積
を作り出す。

このようにして、乗算器５０はｓｉがのく比例した（す
なわち、ｓｉｎひとｓｉｎ２８とに比例した入力信号の
積に比例した）出力信号を作り出す。Ｓｉｎ３のこ比例
した信号は、プッシュ・プル関係にあるトランジスタ６
２，７２と６４，７４のコレクタ後続点に現われる。ｓ
船のこ比例した信号の大きさは乗算器５０の利得に関係
し、そして、その利得は抵抗器５６の値Ｒと抵抗器９６
，９７の値に関係する。この場合、乗算器５０の抵抗器
５６の値と乗算器２０の抵抗器２６の値は実質的に等し
く、また抵抗器４６，４７，９６，９７の値は上述した
ように互いに実質的に等しい。便宜上、乗算器２０と５
０は信号利得１を示すものと仮定する。所定の時点で入
力端子Ｔ，に現われる入力信号Ａｓｉｎａの極性が、入
力端子Ｌに現われる入力信号−Ａｓｊｎ８の極性に対し
て正である時、トランジスタ６４と７４のコレクタ接続
点に現われるｓ附けこ比例した信号は、Ｓｉぜひ＝葦Ｓ
ｉｎ８−亨Ｓｉｎ３ひ で表わされる。

トランジスタ６４，７４のコレクタ接続点に現われる信
号は、トランジスタ６２，７２のコレク夕接続点に現わ
れる信号に対してプッシュ・プルすなわち逆位相関係に
あるので、後者の信号は、−Ｓ船ａ＝−葦Ｓｉｎ８十章
Ｓｉｎ３８ で表わされる。

従って、乗算器５０によって生成されるプッシュ・プル
信号は、ｓｉｎ３８に比例した所望の第３高調波成分と
、ｓｉｎのこ比例した不所望な基本波成分とを含む。そ
の不所望な基本波成分は、以下に述べるように信号増幅
回路網８０と組合せ回路網９川こよって除去される。回
路網８川ま、増幅器１０のトランジスタ１４と１２のコ
レクタから回路網８０のトランジスタ８２と８４へ供給
される波形ｓｉｎ８のプッシュ・プル信号を、その信号
が乗算器２０と５川こよって増幅される割合し、に応じ
て必要な大きさに増幅する。

ところで、増幅器１０から供給されるｓｉｎ８の形の信
号は、上述した信号Ｓｉｎ３８の基本波成分３／４ｓｉ
ｎのこ比例していることはいうまでもない。詳しく言え
ば、回路網８０の利得は、乗算器２０と乗算器５０の利
得の３／４倍に低減される。

この実施例では、これは、同じバイアス電位源（十）に
よって電流源トランジスタ２５，５５，８５をバイアス
することと、回路網８０の抵抗器８６の値を乗算器２０
と５０の抵抗器２６と５６の値Ｒの４／３になるように
選択することとによって行なわれる。前述した関係にあ
る極性の入力信号に対して、信号−雲Ｓｉｎａがトラン
ジスタ８２のコレ州現地・信愛ｉ帆船ンジスタ８４のコ
レクタに現われる。

回路網８０から取出した信号−３／傘ｉｎｏを、トラン
ジスタ６４と７４のコレクタ接続点に現われる信号ｓｉ
ｎ３０と抵抗器９６において組合わせると、信号Ｓｉｎ
３８中の不所望な基本波成分３／４ｓｉｎ８と上記取出
された信号−３／傘ｉｎ８は互いに相殺するのでト信号
ｓｉザ８中の所望の第３高調波成分のみが残る。

同機に、回路網８０から取出した信号３′＄ｉｎ８を、
トランジスタ６２と７２のコレクタ接続点に現われる信
号−ｓｉが８と抵抗器９７において組合わせると、信号
−ｓｉｒ８中の不所望な基本波成分−３／傘ｉｎ８と上
記取出した信号３／低ｉｎｏとが相殺するので、信号−
ｓｊが０中の所望の高調波成分のみが残る。従って、ｓ
ｉｎ３８に比例するブッシュ・プルな第３高調波出力信
号Ｖｏが出力端子Ｔ３とＴ４に得られる。第２図は上述
した信号の関係を示す。また、この発明によって第３高
調波信号を取出すために、波形ｃｏｓ のｔ（あるいは
ｃｏｓ８）の入力信号を使用することもできる。

この場合、入力信号の極性によって、信号ＣＯＳ３８＝
きＯＳａ＋きＯＳ３８ がトランジスタ‐６４，７４あるいは６２，７２のコレ
クタ接続点のうちの１方に現われ、信号−ｍＳ３ａ＝−
き瓜８−き瓜３８がトランジスタ６４，７４あるいは６
２，７２のコレクタ接続点のうちの他方に、プッシュ・
プルすなわち逆位相の関係で現われる。

回路網８０によって弓ｌ出される信号−きＳａと信孝。
Ｓひとは、トランジスタ８２あるいは８４のコレクタの
１方と他方にプッシュ・プルな関係で現わされる。ｃｏ
ｓ３０に比例する所望の第３高調波出力信号は、トラン
ジスタ６４，７４と６２，７２のコレクタ接続点に現わ
れる信号を回路網８０によって生成された信号と組合わ
せて基本波成分を除去すれば、出力端子Ｔ３とＴ４にプ
ッシュ・プルな関係で得られる。上述したように、この
発明による第３高調波信号発生器はＩＪァクタンス性の
回路素子を必要とせず、特に、集積回路技術に適してい
る。集積回路技術では、正確に比例関係を保つ抵抗と正
確に整合された信号乗算器を得ることができる。以上、
特定の回路例によってこの発明を説明したが、この発明
の範囲を逸脱することなしに、その他の構成が考えられ
ることはいうまでもない。

例えば、信号が、シングル・エンド型式で表わされた回
路例の多数の段に供給され、また、そこから引出される
ようにすることもできる。この場合、たとえば、その多
数の段の利得は、特定の回路に適合するように変え、ま
た信号組合せ抵抗器９６と９７の代りに能動的な信号組
合せ装置を使用する。また、この発明を実施する回路を
、バィポーラやＭＯＳトランジスタあるいはそれらの組
合せで構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によって構成された第３高調波信号発
生回路を示す図、第２図は第１図に示す信号発生回路の
動作に関連した信号波形を示す図である。 ８・・・・・・交流信号源（交流入力信号供給手段）、
２０，５０……乗算器（第１と第２の信号乗算器）、２
６，５６，８６・・・・・・利得調整抵抗器、８０・・
・・・・信号増幅回路網（反転増幅器手段）、９０……
出力信号組合せ回路網（基本波成分除去手段）。 才／図 才２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流入力信号を供給するための手段と、その入力信
   号供給手段に結合された第１並びに第２の入力部を有し
   、上記入力信号の２乗信号に比例する第１の出力信号を
   出力部に生成する第１の信号乗算器と；上記入力信号供
   給手段に結合された第１の入力部と、上記第１の信号乗
   算器の上記出力部に結合された第２の入力部とを有し、
   上記２乗信号に応答して上記入力信号の３乗信号に比例
   する第２の出力信号を生成する第２の信号乗算器と；上
   記入力信号に応答して、上記入力信号に対して予め定め
   られた大きさと極性関係にある第３の出力信号を生成す
   る反転増幅器手段と；上記第２と第３の出力信号を組合
   わせて上記入力信号の基本波成分を除去する手段とを具
   備し： 特徴として、上記第１と第２の信号乗算器の各
   々は、それぞれの信号利得を実質的に等しく維持するた
   めの利得調整手段を有し；また、上記反転増幅器手段は
   その信号利得を実質的に上記乗算器の信号利得の４分の
   ３に維持するための利得調整手段を有する、第３高調波
   信号発生器。