JPS6325525B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 この発明は、電圧制御発振器に関するものであ
り、さらに詳しく言えば有利な方法で寄生容量に
よる悪影響を補償することのできる新規な電圧制
御発振器に関するものである。これは発振器と外
部基準発振信号との同規化に使用するための対称
位相制御特性を実現することができる。

〈従来技術〉 米国特許第4020500号明細書中にはカラーテレ
ビジヨン受像機中のカラー基準発振器として広く
使用されている一般形式の同期発振器が示されて
いる。この発振器は非反転増幅器と、この非反転
増幅器の出力と入力とを接続するクリスタル・フ
イルタを経由する帰還回路とを有している。フイ
ルタの出力に結合された直角位相シフト回路網は
別の制御される増幅器（以下では制御増幅器と称
す）に位相シフトされた信号を供給する。位相検
波器は基準発振の受信カラー・バーストおよび非
反転増幅器からの信号に応答して、もし存在すれ
ばこれら２つの入力間の所望の直角位相関係との
差の大きさおよびずれの方向を表わす制御電圧を
発生する。別の制御増幅器は非反転増幅器の負荷
に、上記の差が小さくなるように制御電圧によつ
て決定される極性と大きさの位相シフトされた信
号を供給する。

上述の米国特許第4020500号明細書に示されて
いる回路を集積回路として構成すると、非反転増
幅器と位相シフトされた信号の制御増幅器とによ
つて共用される負荷に付帯して好ましくない位相
シフトが生ずる。これは共用される負荷に結合さ
れた複数のトランジスタの各コレクタ電極に現わ
れる寄生容量の累積効果によるものである。それ
に対する適当な補償が無ければ、このような位相
シフトは発振器の自走周波数の最適同調を得るた
めの障害となり、同期化の目的で使用される位相
制御特性に対して好ましくない非対称性を導入す
ることになる。米国特許第4095255号明細書中に
は、制御増幅器のコレクタ電極を共用負荷から分
離して上述の好ましくない位相シフトを小さくす
るための技術が示されている。米国特許第
4249199号明細書中には、発振器の自走周波数の
適正な同調を得ることに関して、上述の好ましく
ない位相シフトによる悪影響を充分に除去するこ
との出来る位相シフト補償技術が示されている。

〈発明の目的〉 この発明は、上述の米国特許第4249199号明細
書に示されている構成を改良したものであり、自
走周波数の適正な同調を得るに当つて好ましくな
い影響を取除くと同時に制御発振器に対する対称
な位相制御特性を得ることの出来るものである。

この発明の図示の実施例によれば、前述の米国
特許第4020500号明細書中に示されている一般的
な形式の発振器同期化装置中の直角位相シフト回
路網の出力は、その非反転増幅器から直接取出さ
れた信号とマトリツクスされ、各マトリツクスさ
れた信号の各々の位相の中間位相をもつた信号が
生成される。このようにして生成された信号は、
位相補償制御電圧出力によつて決定される形態で
制御されて増幅される。比較器の入力信号間にお
ける所望の直角位相関係との差の方向によつて、
増幅が位相反転を伴つて行なわれるか否かを決定
する。また上記差の大きさは増幅の程度を決定す
る。制御増幅器は発振器の非反転増幅器の負荷抵
抗器を共用している。別の反転増幅器もまた上述
のマトリツクスによつて生成される信号に応答し
て、上記共用負荷抵抗器の両端間に実質的に一定
の大きさの位相反転された信号を発生する。

マトリツクスのパラメータおよび反転増幅器の
利得は共用負荷抵抗器に付帯する好ましくない位
相シフトに関連して選定され、それによつて、(1)
反転増幅器によつて共用負荷抵抗器の両端間に発
生される信号と、非反転増幅器によつて共用負荷
抵抗器の両端間に発生される信号との組合せによ
り、非反転増幅器の入力に現われる信号と実質的
に同相の信号を生成し、また(2)制御増幅器の出力
の共用負荷抵抗器に関連してその両端間に生ずる
好ましくない位相シフトの影響は上述の組合せに
よる信号の位相と実質的に直角の位相となるよう
にされる。

〈発明の概要〉 一例として、制御増幅器は、相互接続されたエ
ミツタ電極が共通電流源に接続された第１および
第２のトランジスタを持つている。第１のトラン
ジスタのベース電極は上述のマトリツクスによつ
て形成される信号に応答し、一方、第２のトラン
ジスタのベース電極は予め定められたバイアス電
位に維持されている。第１および第２の増幅手段
は第１および第２のトランジスタのコレクタ電極
にそれぞれ結合された信号入力を有し、これらの
増幅手段は位相比較器の制御電圧出力に従つて差
動利得制御を受ける。

反転増幅器は一例として第３のトランジスタか
らなり、そのベース−エミツタ電路は第１のトラ
ンジスタのベース−エミツタ電路と並列に結合さ
れており、コレクタ電極は共用負荷抵抗器に接続
されている。このような形式の反転増幅器の回路
構成では（すなわち、制御増幅器と電流源を共用
している場合）、制御増幅器の動作の対称性を維
持するために、第４のトランジスタを、そのベー
ス−エミツタ電路を第２のトランジスタのベース
−エミツタ電路と並列に接続し、そのコレクタ電
極を固定電位の電源端子に接続して配置すること
が望ましい。

〈実施例の説明〉 図示のカラーテレビジヨン受像機において、非
反転増幅器１０には、その出力と入力とを接続す
る帯域通過フイルタを経由する充分な正帰還が与
えられており、これによつて上記非反転増幅器１
０は上記フイルタの通過帯域内にある動作周波数
で発振器として動作する。

増幅器１０は、差動増幅器を構成するように配
置された１対のNPNトランジスタ１１と１３と
を有し、各トランジスタのエミツタ電極は相互に
接続されている。差動増幅器の入力トランジスタ
１１のコレクタ電極は動作電源の正端子＋Vccに
直接接続されており、一方差動増幅器の出力トラ
ンジスタ１３のコレクタ電極は負荷抵抗器１４を
経て＋Vcc端子に接続されている。トランジスタ
１１と１３の相互に接続されたエミツタ電極は
NPN電流源トランジスタ１５のコレクタ−エミ
ツタ電路とそれと直列接続されたエミツタ抵抗器
１６とを経て動作電位源の負端子（例えばアー
ス）に帰路している。

信号は増幅器の入力端子ＩからNPNエミツ
タ・ホロワ・トランジスタのベース−エミツタ電
路を経て入力トランジスタ１１のベース電極に供
給される。信号は出力トランジスタ１３のコレク
タ（端子Ｓ）から１対のNPNエミツタ・ホロ
ワ・トランジスタ３１および３３のベース−エミ
ツタ電路を経て増幅器の出力端子０に供給され
る。トランジスタ３１と３３とは、トランジスタ
３１のエミツタ電極をトランジスタ３３のベース
電極に接続する抵抗器３２によつて相互に接続さ
れている。トランジスタ３３のエミツタ電極は抵
抗器３４を介してアースに帰路している。エミツ
タ・ホロワ・トランジスタ２１，３１，３３のコ
レクタ電極は各々＋Vcc電源端子に直接接続され
ている。

出力トランジスタ１３のベース電極のバイアス
は、コレクタ電極が直接＋Vcc電源端子に接続さ
れ、ベース電極が抵抗器２６を経てバイアス電源
の正端子（＋5.2V）に接続され、エミツタ電極
が出力トランジスタ１３のベース電極に直接接続
されたNPNエミツタ・ホロワ・トランジスタ２
５によつて与えられる。エミツタ・ホロワ・トラ
ンジスタ２５によつて引出される静止電流は、コ
レクタ電極がトランジスタ２５のエミツタ電極に
直接供給され、エミツタ電極が抵抗器２８を介し
てアースに帰路しているNPN電流源トランジス
タ２７によつて決定される。増幅器の入力におい
てエミツタ・ホロワ・トランジスタ２１によつて
引出される静止電流も同様に、コレクタ電極がト
ランジスタ２１のエミツタ電極に直接接続され、
エミツタ電極が抵抗器２４を経てアースに帰路し
ているNPN電流源トランジスタ２３によつて決
定される。抵抗器２２はトランジスタ２１のベー
ス電極を＋5.2Vのバイアス電源端子に結合して
いる。電流源トランジスタ１５，２３および２７
のベース電極はそれぞれ別のバイアス電源の正端
子（＋1.2V）に直接接続されている。

増幅器の出力端子０は、圧電クリスタル３５、
固定キヤパシタ３６および抵抗器３８の直列接続
を経て増幅器の入力端子Ｉに接続されている。一
例として、クリスタル３５は、カラーテレビジヨ
ン受像機が応答するカラーテレビジヨン信号のカ
ラー副搬送波周波数（例えば3.579545MHz）に極
く接近しているが、それよりも僅かに低い周波数
で直列共振を呈するようにカツトされている。従
つて、クリスタル３５はカラー副搬送波周波で誘
導性を呈する。固定キヤパシタ３６の値は、クリ
スタル３５とキヤパシタ３６との直列回路が名目
上カラー副搬送波周波数で直列共振を呈するよう
に選定されている。そしてその直列共振回路のＱ
は帰還路の帯域通過フイルタ特性に適当な帯域幅
（例えば1000Hz）を与えるための直列抵抗器３８
の値によつて決定される。入力端子Ｉとアースと
の間に接続されたキヤパシタ３９は抵抗器３８と
協同して、所望の動作周波数の高調波を大幅に減
衰させ、発振がこのような高い周波数に固定され
るのを防止する。クリスタル３５とキヤパシタ３
６とによつて与えられる帯域通過特性は、カラー
副搬送波周波数の極く近くにおいて発振を維持す
るのに必要な大きさの正帰還を与える。しかしな
がら、クリスタル３５およびキヤパシタ３６に関
連する実際上の公差があるために、自走動作周波
数をカラー副搬送周波数に正確に且つ確実に一致
させることは出来ない。以下に説明するように、
図示の装置は自走動作周波数を所望の正確な周波
数に調整するための別の装置を含んでいる。

上述の発振器を入力カラーテレビジヨン信号の
カラー副搬送波基準と周波数および位相の両方で
同期化するために、図示の装置は位相比較器５４
をもつている。位相比較器５４の局部入力は入力
トランジスタ１１のベース電極における端子Ｆか
ら供給される発振信号である。クロミナンス増幅
器５０は端子Ｃに現われる入力信号のクロミナン
ス成分に応答する。このクロミナンス成分はカラ
ー副搬送波周波数および基準位相をもつた発振の
周期的同期バーストを含んでいる。クロミナンス
増幅器５０の出力はバースト分離器５２に供給さ
れ、バースト分離器５２は分離されたカラー同期
バーストを位相比較器５４の他の入力に供給す
る。

位相比較器５４は、比較器の各入力信号間に存
在する直角位相差からのずれの大きさと方向を表
わす大きさと極性をもつた制御出力電圧を発生す
るように動作する。一例として位相比較器５４
は、各出力端子CVとCV′に相補制御電圧を発生
するプツシユ−プル出力を発生する形式のもので
ある。これらの制御電圧は非反転増幅器１０と負
荷抵抗器１４を共用する位相シフトされた信号増
幅器の動作を制御するために使用される。

位相シフトされた信号は位相シフタ４０，４
２，４１の出力端子Ｐから取出される。位相シフ
タは増幅器の入力端子Ｉと位相シフタの出力端子
Ｐとの間に接続されたインダクタ４０と、端子Ｐ
とアースとの間に接続された抵抗器４２とキヤパ
シタ４１との直列回路とからなつている。位相シ
フタを構成する各素子の値は、端子Ｉから供給さ
れる発振に対してカラー副搬送波周波数で実質的
に90゜に等しい遅れ位相シフトを与えるように選
ばれている。位相シフタの出力端子Ｐに現われる
位相シフトされた発振信号はNPNエミツタ・ホ
ロワ・トランジスタ４３のベース−エミツタ電路
を経てマトリツクスの入力端子Ｅに供給される。
トランジスタ４３のコレクタ電極は直接＋Vcc端
子に接続されており、ベース電極は直接端子Ｐに
接続され、エミツタ電極は直接端子Ｅに接続され
ている。トランジスタ４３によつて引出される静
止電流は、コレクタ電極が直接端子Ｅに接続さ
れ、ベース電極が直接＋1.2Vのバイアス電源端
子に接続され、エミツタ電極が抵抗器４６を介し
てアースに接続されたNPN電流源トランジスタ
４５によつて決定される。

比較器５４の制御出力に応答する制御増幅器は
差動増幅器として配置された１対のNPNトラン
ジスタ６１および６２を含んでいる。トランジス
タ６１，６２の相互に接続されたエミツタ電極は
NPN電流源トランジスタ６３のコレクタ−エミ
ツタ電路とそのエミツタ抵抗器６４との直列回路
を経てアースに帰路している。トランジスタ６３
のベース電極は直接＋1.2Vのバイアス電源端子
に接続されている。端子Ｅからの位相シフトされ
た信号はマトリツクス抵抗器５６を経てトランジ
スタ６１のベース電極に供給される。非反転増幅
器１０の入力における端子Ｆからの信号もまたマ
トリツクス抵抗器５８を経てトランジスタ６１の
ベース電極に供給される。

またトランジスタ１３のベースにおける端子Ｇ
からトランジスタ６２のベース電極にバイアスが
供給される。

トランジスタ６１のコレクタ電極は、該トラン
ジスタ６１のベース電極に現われるマトリツクス
された信号の反転された形式のものをNPNトラ
ンジスタ６５および６６の相互に接続されたエミ
ツタ電極に直接供給する。トランジスタ６２のコ
レクタ電極は、該トランジスタ６２のベース電極
に現われるマトリツクスされた信号の非反転形式
のものをNPNトランジスタ６７および６８の相
互に接続されたエミツタ電極に直接供給する。位
相比較器５４の出力端子CVに現われる制御電圧
出力はトランジスタ６５および６７のベース電極
に供給され、端子CV′に現われる相補的に変化す
る制御電圧出力はトランジスタ６６および６８の
ベース電極に供給される。

トランジスタ６６および６７のコレクタ電極は
直接＋Vcc電源端子に接続されており、一方、ト
ランジスタ６５および６８のコレクタ電極はトラ
ンジスタ１３のコレクタ電極に直接接続されてい
て共用負荷抵抗器１４の両端間に出力を発生させ
る。また負荷抵抗器１４の両端間には別のNPN
トランジスタ７０の出力も発生する。このNPN
トランジスタ７０のベース−エミツタ電路は差動
増幅器トランジスタ６１のベース−エミツタ電路
と直接並列接続されており、コレクタ電極は直接
端子Ｓに接続されている。差動増幅器トランジス
タ６２のベース−エミツタ電路は、コレクタ電極
が直接＋Vcc電源端子に接続された別のNPNト
ランジスタ７２のベース−エミツタ電路と直接並
列接続されている。

動作を説明すると、カラ−信号が受信されたと
き、受信した同期バ−ストと端子Ｆからの発振信
号との間の位相差が所望の直角関係から一方の方
向にずれていると、端子CVおよびCV′における
制御電圧を一方の方向に不平衡化し、トランジス
タ６５および６７のベース電極における電位を引
上げ、トランジスタ６６および６８のベース電極
における電位を低下させる。このような状況のも
とでは、トランジスタ６５が伝送する制御増幅器
の入力の反転された信号の大きさはトランジスタ
６８が伝送するその非反転形式の信号の大きさよ
りも大きくなる。逆に所望の直角位相関係から逆
の方向にずれると、制御電圧を反転方向に不平衡
化し、それによつてトランジスタ６８が伝送する
非反転形式の信号の大きさはトランジスタ６５が
伝送する反転された形式の信号の大きさよりも大
きくなる。いずれの場合も、その結果として発振
器ループに注入される位相シフトされた信号は、
所望の同期化が得られるように、比較器の入力信
号間の所望の直角位相差からのずれを小さくする
のに必要な所定の方向に発振器の周波数を変化さ
せる。

非反転増幅器１０と位相シフトされた信号の制
御増幅器が負荷抵抗器１４を共用しているため、
複数のコレクタ電極がそれに直接接続される。こ
のため、負荷抵抗器１４には各コレクタに付帯す
る寄生容量が実効的に並列接続されることにな
る。それによつて同調範囲および／または位相制
御の非対称性に関する問題を導入するのに充分な
大きさの好ましくない位相の遅れが生ずる。この
ため、最適の性能を必要とするならば、上記の非
対称に関する問題を補償する必要がある。

端子ＥとＦからの信号をマトリツクスして制御
増幅器用の信号入力を生成するのは、上記の問題
を解決することの発明の補償方法の一部をなすも
のである。マトリツクス用の抵抗器５６と５８の
抵抗値の比は、マトリツクスによつて得られた信
号が端子Ｅにおける直角移相信号の位相に対して
位相が進む方向にシフトされるように選定されて
いる。進相方向の位相シフトの大きさは非反転増
幅器１０の負荷回路に付帯する遅れ位相の大きさ
と実質的に整合している。さらに反転増幅器用ト
ランジスタ７０によつて共用負荷に注入されるマ
トリツクスによつて生成された反転された信号の
大きさは、この注入された信号と、非反転増幅器
の出力トランジスタ１３によつて共用負荷に伝送
される信号成分のベクトル和が、上記非反転増幅
器の入力トランジスタ１１のベースに現われる信
号の位相と実質的に同相の信号を生成するように
選定されている。

上述のように、反転増幅器用トランジスタ７０
から補償用信号を注入することによつて、非反転
増幅器１０の負荷回路に付帯する位相遅れは発振
器の自走動作に実質的に影響を与えないようにな
る。しかしながら、同期ループの位相制御作用の
対称性については、制御増幅器の出力の共用負荷
に関係する位相遅れによる影響をさらに補償する
必要がある。このような補償はマトリツクス５
６，５８によつて制御増幅器の入力に進み位相を
導入することによつて行なわれる。この進み位相
の導入と共用負荷に関連する遅れ位相の総合効果
により、制御増幅器から注入された成分は、トラ
ンジスタ７０および１３によつて与えられる連続
的な合成信号に対して、同期化に必要とされる調
整に適した遅れ直角関係あるいは進み直角関係の
いずれかを持つようになり、それによつて制御の
対称性が保証される。

図示されている特定の回路例では、反転増幅器
用トランジスタ７０は、トランジスタ６１と６２
とによつて構成された差動増幅器と電流源トラン
ジスタ６３を共用している。共通の電流源をさら
に共用するトランジスタ７２（構造的にトランジ
スタ７０と整合していることが望ましい）を設
け、そのベースをトランジスタ６２のベースに接
続して上記トランジスタ７０によつて取出される
電流の変化と相補的な関係でその電流を変化させ
ることにより、上記のような電流源の共用の存在
の下で差動増幅器の動作の対称性が維持される。
トランジスタ７０のエミツタの寸法を適当に選択
することによつて（それと適当に整合したトラン
ジスタ７２を使用する）、トランジスタ７０によ
つて注入される補償信号の大きさを容易に適当な
大きさとすることができる。

前述のように、図示の形式の装置において、カ
ラー基準発振器の自走周波数を容易に調整するこ
とができ、所望のカラー副搬送波周波数に正確に
設定できることが望ましい。このような調整を容
易に行なうことのできる周知の技術として、例え
ば前述の米国特許第4020500号明細書に示されて
いる発振器の帰還フイルタ中に可変キヤパシタを
使用する方法がある。

しかしながら、図示されている本願発明の実施
例では、1982年５月28日付で「自走周波数のDC
制御を備えた発振器の同期化装置（Oscillator
Synchronizing System Incorporating DC Con
−trol of Free−Running Frequency）」という
名称で出願された米国特許出願第383303号（特開
昭58−215136号に対応）明細書に示されている別
の技術が使用される。端子Ｅからの位相シフトさ
れた信号は別の制御増幅器４７に信号入力として
供給され、その出力は発振器の出力エミツタ・ホ
ロワ・トランジスタ３３のベース電極に接続され
た端子Ａに供給される。＋Vcc電源端子とアース
との間に接続されたポテンシヨメータ４８の可動
タツプからの可調整DC電圧は増幅器４７の制御
入力端子FRに供給される。増幅器４７はポテン
シヨメータ４８の平衡設定位置からのタツプ位置
のずれの大きさと方向に依存する大きさと方向を
もつた位相シフトされた信号を発振器のループに
注入する。注入される信号成分は、平衡位置の自
走周波数から高くなる方向への調整が望まれると
きには進み成分であり、平衡位置の自走周波数か
ら低くなる方向への調整が望まれるときには直角
成分である。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例による電圧制御形式のカ
ラー基準発振器を備えたカラー・テレビジヨン受
像機の一部を、概略的な回路図とブロツク図の形
で示す図である。 １０……非反転増幅器、１４……負荷抵抗器、
３５……クリスタル ３６……キヤパシタ ３７……抵抗器 帯域通過フイルタ、 ４０……インダクタ ４１……キヤパシタ ４２……抵抗器 位相シフタ、 ５４……位相比較器、７０……反転増幅器用トラ
ンジスタ、６１，６２……トランジスタ（制御増
幅器）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力端子と、両端間に出力が発生する負荷抵
   抗器と、該負荷抵抗器に結合された出力端子とを
   有する非反転信号増幅器と、 上記非反転信号増幅器の出力端子と入力端子と
   の間に結合された帯域通過フイルタと、 上記非反転増幅器からの信号を受信するように
   結合された入力端子と、出力端子とを有する位相
   シフタと、 上記非反転増幅器からの信号を受信するように
   結合された第１の入力端子と、基準発振信号を受
   信するように結合された第２の入力端子とを有
   し、上記入力端子に現われる各信号間に直角位相
   関係からのずれがあれば、そのずれの大きさと方
   向を表わす振幅と極性とをもつた制御電圧を発生
   する位相比較器と、 上記位相シフタの出力端子に現われる第１の信
   号と、上記非反転増幅器から直接取出される第２
   の信号とをマトリツクスし、上記第１の信号の位
   相と第２の信号の位相の中間の位相を示す合成信
   号を生成するマトリツクス手段と、 上記マトリツクス手段によつて生成された上記
   合成信号に応答して、上記負荷抵抗器の両端間に
   実質的に一定の大きさの上記合成信号の位相反転
   された形式のものを発生する反転増幅器と、 上記マトリツクス手段によつて生成された上記
   合成信号および上記制御電圧に応答して上記抵抗
   器の両端間にその出力を発生する制御増幅手段と
   からなり、 上記制御増幅手段は、上記位相比較器の入力端
   子に現われる各信号間に一方の方向のずれが生じ
   たときは上記合成信号を反転増幅し、上記位相比
   較器の入力端子に現われる各信号間に反対方向の
   ずれが生じたときは上記合成信号を反転なしに増
   幅し、該増幅手段の上記合成信号を増幅する増幅
   率は上記直角位相関係からのずれの大きさに依存
   するものである、電圧制御発振器。