JPS62145902A - 可変周波数発振回路 - Google Patents

可変周波数発振回路

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JPS62145902A
JPS62145902A JP60286926A JP28692685A JPS62145902A JP S62145902 A JPS62145902 A JP S62145902A JP 60286926 A JP60286926 A JP 60286926A JP 28692685 A JP28692685 A JP 28692685A JP S62145902 A JPS62145902 A JP S62145902A
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恒雄 鈴木
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

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】 [発明の技術分野] この発明はセラミック共振子等の固体共振素子を用いた
可変周波数発振回路に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 従来より、固体共振素子例えばセラミック共振子を用い
た可変周波数発振回路として第5図に示すようなものが
ある。この回路は、「日経エレクトロニクス」 (マグ
ロウヒル社)1984年2月号151頁乃至157頁に
その詳細が記載されているが、要約して説明すると、ま
ず図中11は主発振回路であり、この主発振回路11は
差動対トランジスタQl、Q2、バイアス電流源■1、
ベース抵抗R1,R2、能動負荷となるトランジスタQ
3.Q4で構成される差動増幅器に正帰還容量(コンデ
ンサ)CLを設け、さらにその出力端にセラミック共振
子(固体共振素子)Aを並列接続したものである。すな
わち、この主発振回路11は端子12から人力される基
準電圧VBIを基準にしてセラミック共振子Aによる並
列共振を増幅出力することにより所定周波数で発振する
ものである。
上記主発振回路11の出力端には、コンデンサC2及び
抵抗R3よりなる移相回路と、トランジスタQ5.QB
及び第1の可変バイアス電流源I2よりなる第1の差動
回路と、トランジスタQ7.QB及び第3の第2の可変
バイアス電流源I3よりなる第2の差動回路と、能動負
荷となるトランジスタQ9.QIOとで構成される可変
容量回路13が並列接続されている。すなわち、この可
変容量回路13は端子14から入力される基準電圧VB
2によって動作状態となるもので、第1の可変バイアス
電流源工2の電流量を制御することによって上記移相回
路を介してセラミック共振子Aに対する正の並列容量を
制御することができ、逆に第2の可変バイアス電流源I
3の電流量を制御することによって負の並列容量を制御
することができる。
つまり、この可変周波数発振回路は、主発振回路11で
セラミック共振子Aの並列共振を差動増幅器で増幅し、
さらに可変容量回路13によって上記セラミック共振子
Aに対する並列容量分を制御することによって共振子A
の両端に発生する信号の周波数を制御するようにしたも
のである。尚、」−記第1及び第2の可変バイアス電流
源12.13は一方のみ選択して動作させるものどする
ところで、上記可変容量回路13の可変容量C−の値は
、可変容量回路13のアドミタンスYが・・・(1) で表わされるから、 C”=、(1±ga+  R3)  C2=12)とな
る。但し、(1)、 (2)式において相互コンダクタ
ンスgfflはgIIl−q 1/2kT (qは電荷
、kはボルツマン定数、Tは絶対温度)で与えられる。
12−I3−0のときは可変容量回路13が動作してい
ないので、この可変周波数発振回路は中心周波数が主発
振回路ILのみで決まるのが特徴である。
第6図は上記セラミック共振子Aに流れる発振電流10
のベクトル図を示すもので、横軸は実数成分Reを示し
、縦軸は虚数成分1mを示している。実数成分Reはセ
ラミック共振子11に対する正負の抵抗分±Rによって
増減し、虚数成分Inは正負の容量分±Cによって増減
する。10はセラミック共振子Aに流れる電流ベクトル
、±11は主発振回路11の差動増幅回路からセラミッ
ク共振子11へ流れる電流ベクトル、上鍔は可変容量回
路13から流れる電流ベクトルである。
すなわち、上記のような可変周波数発振回路では、第6
図を見てもわかるように、可変容量回路13によって並
列容量分を制御してセラミック共振子Aに流れる電流1
0のベクトル1の虚数成分を変化させると、実数成分も
変化する。この実数成分が小さくなると、発振振幅の低
下や発振停止が起き、大きくなると発振波形にひずみが
生して寄生発振を起こしやすくなる。
上記発振振幅の低下についてさらに詳述する。
第7図は第5図の等価回路を示すもので、LO。
Co、Ca、ROはそれぞれ共振子Aの誘導針、直列容
量分、並列容量分、抵抗分であり、Cvは可変容量回路
15による容量分である。つまり、この回路のインピー
ダンスZは、 Z曹 (但しC−Ca+Cv) で表わされる。ここで、並列共振は であるから、共振インピーダンスZaは、と表わされる
。ここで、第2項は通常第1項よりも十分少さいので、 となる。これにより、並列容量Cが大きくなると並列共
振時のインピーダンス(抵抗成分)が小さくなることが
わかる。したがって、実際には可変容量回路15の抵抗
成分(第6図に示す−12の実数成分)に加えて共振子
11の共振インピーダンスの低下も加わって、発振振幅
の低下はより大きくなる。
このように、上記可変周波数発振回路では、実数成分の
変化があると安定に発振周波数を制御できる幅がせまく
なり、発振振幅が低下するので、これを防ぐために11
を十分に大きくする必要がある。ところが、11が常に
実数成分のみであれば問題はないが、実際にはセラミッ
ク共振子Aが直流を通さないためコンデンサC1による
容量で正帰還をかけざるを得ないので実数成分のみとす
ることは困難であり、第6図中11 のように虚数成分
を持つことになる。このように首が虚数成分を持つと中
心周波数(非制御時の周波数は12−13−0で決定さ
れる)のセラミック共振子Aの並列共振周波数に対する
ずれが生じる。このずれはilの大きさに比例にして太
き(なる。
したがって、制御範囲を広げようとすると11も大きく
する必要があるばかりでなく、発振周波数のずれも大き
くなる。特にコンデンサCIを集積回路に内蔵する場合
にはその値に制限があるので、上記のずれが非常に問題
となる。さらに、この発振回路を低電圧で駆動する場合
には、第1及び第2の差動回路に十分な電圧を加えるこ
とができないため発振振幅をあまり大きくとれず、可変
容量回路の抵抗性Rと容量分 の値のリアクタンス比を十分に大きくすることができな
い。したがって、実数成分の変化が大きくなるので発振
が不安定になりやすい。
[発明の目的コ この発明は上記のような問題を改善するためになされた
もので、発振周波数の可変範囲が広く、発振が安定で、
固体共振素子の並列共振周波数に対する中心周波数のず
れが極めて小さい変化周波数発振回路を提供することを
目的とする。
[発明の概要コ すなわち、この発明に係る可変周波数発振回路は、バイ
アス電流源によって駆動され正帰還容量を有する第1の
増幅回路とこの第1の増幅回路の出力端に接続される固
体共振素子とからなり前記固体共振素子による並列共振
を前記第1の増幅回路で増幅して所定周波数で発振する
主発振回路と、この主発振回路の出力端に接続されるコ
ンデンサ及び抵抗でなる移相回路と可変バイアス電流源
によって駆動され前記移相回路を介して前記主発振回路
の出力信号を前記固体共振素子へ帰還増幅する第2の増
幅回路とからなり前記可変バイアス電流源を制御するこ
とによって前記固体共振素子に対する並列容量を可変制
御する可変容量回路と、この可変容量回路の可変バイア
ス電流源の制御に連動させて前記主発振回路のバイアス
電流を制御するバイアス電流制御手段とを具備したこと
を特徴とするものである。
[発明の実施例] 以下、第1図及び第2図を参照してこの発明の一実施例
を詳細に説明する。但し、第1図において第5図と同一
部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。
第1図はその構成を示すもので、前記バイアス電流源I
Iには第3の可変バイアス電流源I4が並列接続されて
いる。この可変バイアス電流源■4は第2の可変バイア
ス電流源■2の制御に連動して制御される。
上記構成において、以下第2図を参照してその動作につ
いて説明する。第2図は第6図と同様にセラミック共振
子Aに流れる電流10の発振電流ベクトル図を示してい
る。すなわち、可変容量回路13の正の容量を可変制御
する第1のバイアス電流源I2の電流量に比例して第3
の可変バイアス電流源I4の電流量を変化させ、主発振
回路11のバイアス電流を変化させることにより、第2
図に示すように−7Tの実数成分をゴの変化に応じて相
殺することができる。これによってセラミック共振子A
に流れる電流ベクトル口は実数成分の変化が小さくなる
。このため、非制御時の11の大きさを第5図に示した
回路に比して十分小さくすることができる。
したがって、上記構成によれば、主発振回路11のバイ
アス電流を少なくすることができるので、中心周波数と
セラミック共振子A固有の並列共振周波数とのずれを少
なくすることができる。また、セラミック共振子Aに流
れる発振電流の実数成分の変化が少ないので常に安定し
た発振が得られ、これによって可変範囲も広くなる。つ
まり、発振振幅の低下、発振停止、寄生発振等を起こし
難くなる。また、移相回路の容量分  1 jωC2 と抵抗性R3のリアクタンス比がそれほど大きくなくて
も安定に動作するので、発振振幅の小さい低電圧回路で
も十分な性能が得られる。これによって極めて容易に集
積回路化することができる。
第3図に他の実施例を示す。但し、第3図において第1
図と同一部分には同一符号を付して示す。
この回路は第1図に示した回路を改良し、前記バイアス
電流源Itを可変バイアス電流源とし、この電流1i1
1を可変容量回路13の負の容量を可変制御する第2の
可変バイアス電流源I3の制御に反比例させて上記可変
バイアス電流源工1を制御するようにしたものである。
すなわち、第4図の発振電流ベクトル図に示すように、
負の可変容量を制御するバイアス電流I3が増加したと
きに主発振回路11のバイアス電iioを減少させるこ
とによって、+7丁の実数成分をT下の減少に応じて相
殺している。他の動作については第1図に示した回路と
同様である。この構成によれば、可変周波数範囲がさら
に拡大される。
尚、この発明は−j:記実施例に限定されるものではな
く、この他その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能な
ことは言うまでもない。
[発明の効果] 以上詳述したようにこの発明によれば、発振周波数の可
変範囲が広く、発振が安定で、固体共振素子の並列共振
周波数に対する中心周波数のずれか極めて小さい可変周
波数発振回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る可変周波数発振回路の一実施例
を示す回路構成図、第2図は同実施例の動作を説明する
ための発振電流ベクトル図、第3図及び第4図はこの発
明に係る他の実施例を説明するための図、第5図は従来
の可変周波数発振回路の構成を示す回路図、第6図及び
第7図はそれぞれ第5図の従来の発振回路の動作を説明
するための図である。 【[・・・主発振回路、13・・・可変容量回路、A・
・・セラミック共振子。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1rη ITl 第21<I 第 31′21 1m 第 5m m

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. バイアス電流源によって駆動され正帰還容量を有する第
    1の増幅回路とこの第1の増幅回路の出力端に接続され
    る固体共振素子とからなり前記固体共振素子による並列
    共振を前記第1の増幅回路で増幅して所定周波数で発振
    する主発振回路と、この主発振回路の出力端に接続され
    るコンデンサ及び抵抗でなる移相回路と可変バイアス電
    流源によって駆動され前記移相回路を介して前記主発振
    回路の出力信号を前記固体共振素子へ帰還増幅する第2
    の増幅回路とからなり前記可変バイアス電流源を制御す
    ることによって前記固体共振素子に対する並列容量を可
    変制御する可変容量回路と、この可変容量回路の可変バ
    イアス電流源の制御に連動させて前記主発振回路のバイ
    アス電流を制御するバイアス電流制御手段とを具備した
    ことを特徴とする可変周波数発振回路。
JP60286926A 1985-12-20 1985-12-20 可変周波数発振回路 Expired - Lifetime JPH061853B2 (ja)

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KR8610923A KR900008182B1 (en) 1985-12-20 1986-12-19 Variable frequency oscillator
US06/943,801 US4745375A (en) 1985-12-20 1986-12-19 Variable frequency oscillator with current controlled reactance circuit

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KR870006709A (ko) 1987-07-14
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