JPS6326017A

JPS6326017A - 可変リアクタンス回路

Info

Publication number: JPS6326017A
Application number: JP16871686A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Takigiri; 瀧桐　和也; Junichi Hikita; 純一疋田; Giichi Shimada; 義一島田
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1986-07-17
Filing date: 1986-07-17
Publication date: 1988-02-03

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、動作電流の制御によって等価的なりアクタ
ンス値を変える可変リアクタンス回路に係り、特に、等
価リアクタンスの制御形態に関する。

〔従来の技術〕

一般に、可変リアクタンス回路を用いた位相同期ループ
（Ｐ　Ｌ　Ｌ）は、第３図に示すように、特定の発振周
波数ｆｒのセラミック共振子２を発振素子として発振回
路４を設置し、この発振回路４に対して制御信号（電流
または電圧）によって等価リアクタンスを可変する可変
リアクタンス回路６を設置することにより、制御信号に
よって発振周波数を変化させる電圧制御発振器を構成し
ている。この電圧制御発振器を構成している発振回路４
の発振出力は、バッファ回路としての増幅器８を通して
増幅した後、分周回路１０で分周し、その分周回路１０
の出力と同期すべき信号ｆｓとの位相差を位相比較回路
１２で検出し、その位相差をバッファ回路としての増幅
器１３を通して制御信号に変換し、この制御信号は可変
リアクタンス回路６に加えられて、発振回路４の発振周
波数の制御に用いられる。

ところで、可変リアクタンス回路６には、たとえば、特
開昭５９−５７５１５号「可変リアクタンス回路」が提
案されている。

この可変リアクタンス回路６を用いて構成された電圧制
御発振器を第４０に示す。この可変リアクタンス回路６
は、第４図に示すように、第１および第２の差動増幅器
１４．１６を備え、差動増幅器１４は一対のトランジス
タ１８．２０および制御信号によって電流値が加減され
る可変電流源２２で構成され、また、差動増幅器１６は
同一の回路形態でトランジスタ２４．２６および可変電
流源２日によって構成されている。そして、各差動増幅
器１４．１６は、トランジスタ１８とトランジスタ２６
、トランジスタ２０とトランジスタ２４のヘースを共通
に接続し、各ベース間に抵抗３０を設置するとともに、
ダイオード３２およびトランジスタ３４からなるカレン
トミラー回路を以て共通の負荷としており、各差動増幅
器１４．１６の入出力部間には共通のキャパシタ３６に
よって帰還回路を設置したものである。

したがって、可変電流ｔＪ、２２に流れる電流をＩＩ、
可変電流源２８に流れる電流をｒｚ−出力点Ｐの電圧を
ｅｏ、キャパシタ３６に流れる電流を１１、抵抗３０の
抵抗値をＲとし、電流１２＝０に設定した場合、電圧ｅ
Ｏと電流ｉＩとは９０度の位相差を持ち、電流１１はキ
ャパシタ３６から抵抗３０に流れる。そこで、トランジ
スタ１８のベース電圧ｅ１は、ｅＩミＲ・ｉＩ　　　　　　　　・・・（１）となり、
また、電流１１は、１Ｉ＝ｅｏ　／　（Ｒ＋　（１／　ｊωＣ）１・・・（
２）となる。ただし、１／ｊωＣはキャパシタ３６の容量リ
アクタンスである。また、出力点Ｐに流入する電流を１
２とすると、電流１２は、ｉ２　＝ｅ１　・ｇｍ＋ｉｌ
　　　　　・・・（３）となる。ただし、ｇｍは相互コ
ンダクタンスである。

次に、トランジスタ１８のコレクタ電流をｉ〕とすると
、１３＝ｅｌ　　・ｇｍであるから、ｉ３＞＞１１の場
合、１２　＝ｅ１　・ｇｍとなる。この場合、ｉ３の位
相は電流ｉＩの位相に等しく、電流１２ｉ２　＝ｅｏ　
／　　（（１／ｇｍ）＋　　（１／ｊωＲ−Ｃ−ｇｍ））・　・　・（４）となる。したがって、出力点Ｐから見ると、抵抗値が１
７　ｇ　ｍの抵抗３０、容量リアクタンスがＲ・Ｃ・ｇ
ｍのキャパシタ３６とからなる直列回路に等価であるこ
とが分かる。そこで、１　／　ｇ　ｍを十分に小さいも
のであると仮定すれば、第４図に示す回路は、等低容量
リアクタンスがＲ−Ｃ・ｇｍのキャパシタであると見做
すことができる。

また、相互コンダクタンスｇｍは、ｇｍ−αｑＩ＋　Ｘ２／４ｋＴ＝（α１５２）ｒ＋　　　　　　・・・（５）となる。

ただし、ｋはポルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子
の電荷量、αは電流増幅率である。

次に、可変電流源２２に流れる電流１１−０、可変電流
源２８に流れる電流Ｉ２を流し、そのとき、キャパシタ
３６に流れる電流をｉ４とすると、トランジスタ２４の
ベース電圧ｅ３は、ｅ３−Ｒ−ｉ４　　　　　　　　　
　　　・　・　・（６）となり、また、電流ｉ４は、１４＝ｅｏ　／　（Ｒ＋　（１／ｊωＣ）１・・・（７
）となる。ただし、１／ｊωＣはキャパシタ３６の容量リ
アクタンスである。また、出力点Ｐに流れる電流をｉ５
とすると、電２Ｉｔｉ　ｓは、ＩＳ＝”ｆｆ　　・ｇ　
ｍ　＋　ｉ　４　　　　・・・（８）となる。ただし、
ｇｍは相互コンダクタンスである。

次に、トランジスタ２６のコレクタ電流をｉ６とすると
、ｉ６−−ｅ、　　・ｇｍであるから、ｉ６〉〉ｉ４の
場合、１５＝−ｅゴ　・ｇｍとなる。この場合、電流ｉ
６の位相は電流ｉ４の位相に等しく、電流ｉ５は、１５＝ｅｏ　／　（（１／ｇｍ） −（１／ｊωＲ−Ｃ−ｇｍ）１・　・　・　（９）となる。したがって、出力点Ｐから見ると、抵抗値が一
１／ｇｍの抵抗３０、容量リアクタンスが−Ｒ−Ｃ−ｇ
ｍのキャパシタ３６とからなる直列回路に等価であるこ
とが分かる。そこで、−１／ｇｍを十分に小さいもので
あると仮定すれば、第４図に示す回路は、等価容量リア
クタンスがＲ・Ｃ′ｇｍのキャパシタであると見做すこ
とができる。

また、相互コンダクタンスｇｍは、ｇｍ＝　（α１５２）Ｉｚ　　　　　　・・・α〔とな
る。

したがって、このような可変リアクタンス回路６では、
可変電流＃２２によって差動増幅器１４に流れる動作電
流１１を加減することにより、差動増幅器１４側にＯ〜
正の等価リアクタンスが得られ、また、可変電流源２８
によって差動増幅器１６に流れる動作電流■２を加減す
ることにより、差動増幅器１６側に０〜負の等価リアク
タンスが得られる。

この場合、可変リアクタンス回路６において、抵抗３０
を１にΩ、キャパシタ３６の容量を１０ｐＦを設定した
場合の周波数（ｆ）−インビーダンスリＺ　ｌ）特性を
第５図に示す。この特性から明らかなように、出力点Ｐ
には等価リアクタンスが得られ、この等価リアクタンス
がセラミック共振子２に付加される結果、発振回路４の
発振周波数ｆが調整され、セラミック共振子２の固有の
共振周波数ｆｒに対して、設定される電流■１、Ｉ２の
値に応じて発振周波数「が得られ、その発振出力が出力
端子３８から取り出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このような可変リアクタンス回路６を用いて
電圧制御発振器を構成した場合、中心周波数を任意の値
に設定するには、セラミック共振子２の共振周波数ｆｒ
によって中心周波数が決定されるので、セラミック共振
子２の共振周波数「ｒをその中心周波数に応じて＠数値
まで正確に設定する必要がある。

また、発振周波数ｆを制御するには、可変電流源２２．
２８によって電流ＩＩ、１２の双方の制御が必要である
。

そして、この可変リアクタンス回路６は、差動増幅器１
４からなる正のりアクタンス回路および差動増幅器１６
からなる負のりアクタンス回路を以て構成されており、
このような正負のリアクタンス回路の電流１１、Ｉ’２
を制御した場合、第４図に示した位相同期ループにおけ
るキャプチャ・ロックレンジは、第６図に示すように、
電流変化量に対して周波数偏移量が異なって、中心周波
数ｆｏ　　（＝１９ｉ＜Ｈｚ）を中心にして左右対称に
ならない欠点がある。第６図において、Ａはキャプチャ
レンジ、Ｂはロックレンジを表わす。

そこで、この発明は、電流制御を簡単にするとともに、
中心周波数を中心にして電流制御に対する周波数偏移量
を等しくした可変リアクタンス回路の提供を目的とする
。

ｃ問題点を解決するための手段〕この発明の可変リアクタンス回路は、第１図に示すよう
に、共通のキャパシタ３６を用いて帰還回路とするとと
もに、共通の能動負荷を接続して正の等価リアクタンス
を呈する第１０差動増幅器１４と、負の等価リアクタン
スを呈する第２の差動増幅器１６とを設置してなる可変
リアクタンス回路において、第１または第２の差動増幅
器１４．１６の一方の動作電流を定電流源２３によって
固定値に設定し、他方の差動増幅器１６または１４の動
作電流を可変電流源２８によって加減するようにしたも
のである。

〔作　　　用〕

このように構成すると、固定電流によって第１または第
２の差動増幅器１４．１６によって定まる正または負の
等価リアクタンスが付加される。

たとえば、第１の差動増幅器１４の電流を固定して、正
の等価リアクタンスを設定するものとし、その場合の第
２の差動増幅器１６の電流を中心にして増減させると、
設定された正の等価リアクタンスを中心にして第２の差
動増幅器１６によって負の等価リアクタンスが加算され
、任意の等価リアクタンスが得られる。

〔実　施　例〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、ごの発明の可変リアクタンス回路の実施例を
示す。

第１図に示すように、この可変リアクタンス回路６は、
第４図に示した可変リアクタンス回路６と同様に、第１
および第２の差動増幅器１４．１６を備え、差動増幅器
１４は一対のトランジスタ１８．２０および電流値を固
定した定電流源２３で構成され、また、差動増幅器１６
は同一の回路形態でトランジスタ２４．２６および可変
電流ａ２８によって構成されている。

そして、各差動増幅器１４．１６は、トランジスタ１８
とトランジスタ２６、トランジスタ２０とトランジスタ
２４のベースを共通に接続して各ベース間に１氏抗３０
を設置し、ダイオード３２およびトランジスタ３４から
なるカレントミラー回路を以て共通の能動負荷とすると
ともに、各差動増幅！Ｓ１４．１６の人出力部間に共通
のキャパシタ３６からなる帰還回路を設置している。

したがって、定電流源２３によって差動増幅器１４の電
流が設定されているので、その電流によって定まる正の
等価リアクタンスがセラミック共振子２にイ」加される
。

そして、差動増幅器１６側の電流は可変電ｊ流源２８に
よって設定され、その電流を加減すると、差動増幅器１
４によって設定された正の等価リアクタンスに、電流の
加減によって差動増幅器１６に得られる負の等価リアク
タンスが加算され、正の等価リアクタンス値を中心に増
減する負の等価リアクタンスが加わる。

この結果、可変リアクタンス回路６を設置して電圧制御
発振器を構成した位相同期ループにおいて、電圧制御発
振器の中心周波数ｆ、は、セラミック共振子２の固有周
波数ｆｒに、定電流ａ２３の定電流によって差動増幅器
１４側で設定される正の等価リアクタンスによって任意
に設定される。

このため、中心周波数ｆ、はセラミック共振子２の固有
周波数で設定する必要がなく、中心周波数ｆ、が特殊な
値でも、正の等価リアクタンス値で補正するので、セラ
ミック共振子２には汎用の任意の周波数のものを採用で
き、設定周波数に適合する特別なセラミック共振子を設
定する必要がないので、コストの低減が図られる。

そして、中心周′／１ｉ、数ｆｏを中心にした発振周波
数ｒの制御は、単一の可変電流ａ２８を外部から制御す
ることによって、等しい変動幅±Δｆで加減することが
でき、単一の可変電流源２８によるため、制御が簡単で
ある。

このような正の等価リアクタンス値を固定し、負の等価
リアクタンス値の可変による一極性の可変リアクタンス
回路６を用いた場合、第２図に示すように、中心周波数
ｒｏを中心にして等価リアクタンス値が正負に等しい変
動幅となり、キャプチャ・ロックレンジは中心周波数ｆ
ｏを中心にして左右対称になる。第２図において、Ａは
キャプチャレンジ、Ｂはロックレンジを表わす。

なお、実施例では差動増幅器１４側を定電流源２３とし
て正の等価リアクタンス値を固定し、差動増幅器１６側
を可変電流源２８として負の等価リアクタンス値を可変
するようにしたが、可変電流ａ２８を定電；流源とし、
定電流源２３を可変電流源として、負の等価リアクタン
スを同定し、正の等価リアクタンスを可変しても同様の
作用効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、第１または第
２の差動増幅器の一方の動作電流を定電流源によって固
定値に設定し、他方の差動増幅器の動作電流を可変電流
源によって加減するようにしたので、正または負の等価
リアクタンスを固定し、その同定された正または負の等
価リアクタンスに負または正の等価リアクタンスを加算
して等価リアクタンスを設定しており、電流制御が単一
化でき、容易に等価リアクタンスを調整できる。

したがって、このような可変リアクタンス回路を用いて
発振器を構成した場合、定電流の設定で中心周波数を任
意に設定でき、共振子の国有周波数は中心周波数とは相
違してもよく共振子は汎用のものを使用でき、コストの
低減を図ることができる。また、このような正または負
の等価リアクタンスを呈する可変リアクタンス回路を用
いて位相同期ループを構成した場合、中心周波数を中心
にしてロックレンジを左右対称にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の可変リアクタンス回路を実施した電
圧制御発振器を示す回路図、第２図は第１図に示した電
圧制御発振器を用いた位相同期ループにおけるキャプチ
ャ・ロックレンジを示す図、第３図は一般的な位相同期
ループを示すブロック図、第４図は従来の可変リアクタ
ンス回路を用いた電圧制御発振器を示す回路図、第５図
は第４図に示した可変リアクタンス回路における周波数
−インピーダンス特性を示す図、第６図は第４図に示し
た電圧制御発振器を用いた位相同期ループにおけるキャ
プチャ・ロックレンジを示す図である。１４・・・第１の差動増幅器、１６・・・第２の差動増
幅器、３６・・・キャパシタ、２３・・・定電流源、２
８・・・可変電流源。（ｍＶｒｍｓ）第２図

Claims

【特許請求の範囲】共通のキャパシタを用いて帰還回路とするとともに、共
通の能動負荷を接続して、正の等価リアクタンスを呈す
る第１の差動増幅器と、負の等価リアクタンスを呈する
第２の差動増幅器とを設置してなる可変リアクタンス回
路において、第１または第２の差動増幅器の一方の動作電流を定電流
源によって固定値に設定し、他方の差動増幅器の動作電
流を可変電流源によって加減することを特徴とする可変
リアクタンス回路。