JPS6327883B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、集積回路化に適した帰還型の発振装
置に関するものである。

第１図および第２図に、従来用いられている帰
還型発振装置の基本回路を示す。なお、トランジ
スタ１のベース電極およびコレクタ電極の直流バ
イアス回路は、本発明の説明において特に必要と
しないので省略してある。第１図および第２図に
おいて、３はエミツタ抵抗、４はエミツタ電極の
接地用コンデンサで、トランジスタ１はエミツタ
接地で用いられ、トランジスタ１のベース電極と
コレクタ電極の間に帰還回路２を接続して帰還型
発振装置を構成し、その発振出力は帰還回路の一
部である端子５より、結合コンデンサ７あるいは
トランス８の結合により取り出し、負荷回路６に
供給する構成となつている。

以上の回路構成からなる発振装置は、トランジ
スタが最小１個で済み、しかも簡単な出力の取り
出し構成で実現できるといつた優れた特徴を持つ
ている。

しかし、上記発振装置をモノリシツク集積回路
化した場合、トランジスタの電気特性のバラツキ
やバイアス抵抗の絶対値のバラツキが避けられ
ず、それによりトランジスタの直流動作点が変動
し、発振装置の特性の変動があるため、従来の回
路構成で発振装置を集積回路化することは困難で
あつた。

また、帰還回路の一部より発振出力を取り出す
構成は、出力負荷回路の条件が変わると帰還回路
の帰還特性が変化し、発振周波数や発振出力レベ
ルが変動するという問題を残している。

一方、今日、電子回路の集積回路化が進み、そ
の適用周波数が高周波領域へ進む中で、VHF帯
で安定な動作が可能で、かつ集積回路化に適した
発振装置の実現が待望されている。

本発明は上記の鑑点に基いてなされたもので、
前記の従来の発振装置における問題点を解決する
とともに、集積回路化に適した発振装置を提供す
ることを目的としたものである。

第３図に本発明の一実施例の基本的な回路構成
を示す。これを説明すると、第１のトランジスタ
１のベース電極とコレクタ電極の間に帰還回路２
を接続することにより、帰還型発振回路を実現す
るとともに、トランジスタ１のエミツタ電極に第
２のトランジスタ９のエミツタ電極を接続して、
トランジスタ９とトランジスタ１を含めて差動増
幅回路を構成し、発振装置の発振出力を第２のト
ランジスタ９のコレクタ電極より取り出し、負荷
回路６に供給する構成となつている。

第３図のように発振装置を構成すると、トラン
ジスタを製造した場合に起こるトランジスタの電
気特性のバラツキやバイアス抵抗の絶対値のバラ
ツキによるトランジスタ１の直流バイアス点が変
動する問題は、第２のトランジスタ９とともに差
動増幅回路を構成することで安定化される。

また、発振出力を、トランジスタ１とエミツタ
結合したトランジスタ９のコレクタ電極から取り
出すことにより、トランジスタ９がトランジスタ
１と発振回路部と出力負荷回路６の緩衝作用をな
し、出力負荷回路６の負荷条件の変化に対し、発
振回路を安定に動作させる効果がある。

第４図は本発明の具体的な実施例の回路構成図
である。第３図と同じ機能を有するものには同一
の符号を付している。同図において、１４および
１５は、それぞれトランジスタ１およびトランジ
スタ９のコレクタ負荷抵抗であつて、負荷抵抗１
４に取り出された出力は、コレクタ共通で用いた
第３のトランジスタ１２のエミツタ電極より、帰
還回路２ａを通して第１のトランジスタ１のベー
ス電極に帰還される。同時に、負荷抵抗１５に取
り出された出力は、第３のトランジスタ１２と同
様にコレクタ共通で用いた第４のトランジスタ１
６のエミツタ電極より、結合コンデンサ２２を通
して負荷回路６に供給される。

以上のように、差動増幅回路を構成する一方の
トランジスタを発振回路の能動素子として用い、
他方のトランジスタをその発振出力の取り出し用
とした構成にすると、トランジスタ１と９のコレ
クタ端子には、互いに180゜の位相関係にあるコレ
クタ電流が流れ、負荷抵抗１４と１５に流れる電
流の和は一定となり、また、前記のコレクタ電流
により、負荷抵抗１４と１５からは同じく180゜の
位相関係にあるコレクタ電圧が得られ、このコレ
クタ電圧により駆動されるトランジスタ１２およ
びトランジスタ１６のコレクタ電流も互いに180゜
の位相関係となり、トランジスタ１２と１６のコ
レクタ電流の和も一定となる。この結果、電源端
子１８には、発振回路の発振動作に伴なう振動電
流は現われず、発振出力の一部が電源端子を通し
て外部へ漏れることを防止する効果がある。

また、トランジスタ１２は、帰還回路２ａと発
振回路の帰還回路２を構成するとともに、発振回
路の増幅用トランジスタ１のコレクタ電極のイン
ピーダンスの変換を行ない、トランジスタ１のベ
ース電極のインピーダンスに整合させ、発振信号
が効率よく帰還されるようにする効果をもつ。ま
た、トランジスタ１６はトランジスタ１２と同様
にインピーダンスの変換作用を成し、出力端子１
０におけるインピーダンスを下げ、高周波的な取
扱いを容易にする効果を有する。

また、負荷抵抗１４と１５を、トランジスタ１
とトランジスタ９の直流バイアス条件を許す範囲
において、該負荷抵抗の抵抗値を変えることによ
り、端子１９および１０における出力インピーダ
ンスを任意に選ぶこともできる。

更に前記のように回路を対称に構成すること
で、直流回路の動作上において安定化が図れるた
め、本発振装置の集積回路化に適する。

次に第５のトランジスタ１３および第６のトラ
ンジスタ１７は、それぞれトランジスタ１２およ
び１６のエミツタ電流を決める電流吸込み機能を
有し、トランジスタ１７のベース電極に供給する
電圧を外部から可変抵抗２３によつて変えること
により、トランジスタ１６の利得を直流的に制御
し、出力端子１０における発振出力を容易に制御
することができるという効果がある（第５図参
照）。

コンデンサ１１は、第２のトランジスタ９のベ
ース電極を交流的に接地するもので、発振出力の
取り出しの効率を上げる効果がある。結合コンデ
ンサ２２は、希望の発振周波数において十分に低
いリアクタンス抵抗を持つ値で使つてさしつかえ
なく、直流阻止用で用いている。

帰還型発振回路を構成するトランジスタ１とト
ランジスタ１２において、トランジスタ１のベー
ス電極の信号位相に対し、トランジスタ１２のエ
ミツタ電極の信号位相を270゜と360゜の範囲におい
て、希望の発振周波数において遅れるように、ト
ランジスタ１，１２および負荷抵抗１４を設定す
ることにより、該発振周波数において共振特性を
有する圧電振動子２１をトランジスタ１のベース
電極が接続された端子２０とトランジスタ１２の
エミツタ電極が接続された端子１９間に直列に接
続するという簡単な帰還回路２ａの構成で、帰還
型の発振装置を実現することができる。

また、希望の発振周波数において、上記の位相
関係が得られない場合においては、第６図ａ，ｂ
に示したように、位相の進み、および遅れの補正
を、インダクタンス素子２４やコンデンサ２５を
図示のように用いることにより、発振装置を実現
することができる。なお、この帰還回路２ａは必
ずしも圧電振動子を用いる必要はなく、インダク
タンス素子２６とコンデンサ２７，２８からなる
共振回路を第６図ｃのごとく接続することで、所
要の発振装置を実現することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明は、発
振装置の増幅素子として用いる第１のトランジス
タの他に第２のトランジスタを用い、それらの第
１と第２のトランジスタで差動増幅回路を構成し
たため、発振装置の集積回路化が可能となり、ま
た、第２のトランジスタが発振装置と出力負荷回
路の緩衝効果もなし、発振装置の動作の安定化と
いうすぐれた効果を得ることができる。

また、本発明は、帰還回路と出力回路を、それ
ぞれコレクタ共通で用いる第３と第４のトランジ
スタを用いて構成することで、帰還回路において
は帰還の効率が向上し、発振回路が安定化され、
出力回路においては出力インピーダンスを低く設
計でき、高周波的な取扱いを容易にする効果が得
られる。

更に第５と第６のトランジスタを前記第３と第
４のトランジスタの電流吸込み回路として構成
し、第６のトランジスタのベース電極に印加する
直流電圧を変えられる構成にしたため、帰還型発
振装置を構成する第１と第３のトランジスタに何
ら影響を与えることなく、出力負荷回路に供給す
る発振出力のレベルを直流的に制御できるといつ
た効果も得られる。

また、第１のトランジスタのベース電極と、第
３のトランジスタのエミツタ電極における位相関
係を前記のように構成することにより、帰還回路
においては、圧電振動子を用いるだけで発振装置
を実現することができるという効果がある。

なお、前述の本発明の実施例は、能動素子とし
てバイポーラトランジスタを使用した場合である
が、それに代えて接合型の電界効果トランジスタ
やMOS型の電界効果トランジスタを使用しても
同様な作用、効果が得られ、本発明に含まれるこ
とはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ従来の発振装置
の基本回路構成図、第３図は本発明の一実施例の
基本回路構成図、第４図は本発明の具体的実施例
の回路構成図、第５図は発振出力レベルコントロ
ール特性例図、第６図ａ，ｂ，ｃは本発明で使用
し得る帰還回路の構成例図である。 １，９，１２，１３，１６，１７……トランジ
スタ、２，２ａ……帰還回路、１８……電源端
子、２１……圧電振動子、２３……可変抵抗器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１と第２のトランジスタを含めて差動増幅
   回路を構成し、前記第１、第２のトランジスタの
   各コレクタ回路に同一回路を後続接続して、電流
   相補型対称回路を構成させ前記第１のトランジス
   タのベース電極とコレクタ電極および後続回路端
   の間に、希望の発振周波数において正帰還特性を
   有する帰還回路を設けて帰還型の発振回路を構成
   すると共に前記第１と第２のトランジスタのエミ
   ツタ結合を通して、前記発振回路の発振出力を前
   記第２のトランジスタのコレクタ端子および後続
   回路端より取り出すように構成したことを特徴と
   する発振装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の記載において、前記
   第１と第２のトランジスタのコレクタ電極と、前
   記第１と第２のトランジスタに共通に用いる電源
   端子との間に、それぞれ負荷抵抗を接続するとと
   もに、前記第１のトランジスタのコレクタ電極に
   は第３のトランジスタのベース電極を接続し、前
   記第２のトランジスタのコレクタ電極には第４の
   トランジスタのベース電極を接続し、前記第３の
   トランジスタのエミツタ電極と前記第１のトラン
   ジスタのベース電極の間に前記帰還回路を設けて
   帰還型の発振回路を構成し、前記第４のトランジ
   スタのエミツタ電極より発振出力を取り出すよう
   に構成したことを特徴とする発振装置。 ３ 特許請求の範囲第２項の記載において、前記
   第３のトランジスタのエミツタ電極に第５のトラ
   ンジスタのコレクタ電極を接続し、前記第５のト
   ランジスタを第３のトランジスタの定電流源と
   し、前記第４のトランジスタのエミツタ電極に第
   ６のトランジスタのコレクタ電極を接続し、前記
   第６のトランジスタを第４のトランジスタの定電
   流源として用い、前記第６のトランジスタのベー
   ス電極に印加する直流電圧を変えることにより、
   前記第４のトランジスタの利得を制御し、発振出
   力のレベルを制御するようにしたことを特徴とす
   る発振装置。 ４ 特許請求の範囲第１項、第２項または第３項
   の記載において、前記帰還回路に圧電振動子を用
   い、該圧電振動子の２端子のうち一方を前記帰還
   回路の入力端子に、他方の端子を出力端子に接続
   したことを特徴とする発振装置。