JPS6374205A - 周波数制御回路 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、振動素子を用いた周波数制御回路に関するも
ので、特に、振動素子の並列容量を等価リアクタンス回
路により可変し、周波数の制御を行う周波数制御回路に
関するものである。

（ロ）従来の技術 水晶振動子等の固体振動素子を用いた発振回路は、きわ
めて安定した発振をするため、高精度の周波数安定度が
要求される機器に応用されている。前記発振回路の周波
数を制御するために、可変リアクタンス回路を並列に接
続した周波数制御回路が知られており、例えば、ＰＬＬ
回路の電圧制御発振器等に応用されている。特開昭５９
−５７５１５号公報には、第２図に示す如き、周波数制
御回路が開示されている。第２図において、（１）は可
変リアクタンス回路、（２）は発振回路、（３）は水晶
振動子等の固体振動素子である。しかして、前記可変リ
アクタンス回路（１）は、エミッタが共通接続された第
１及び第２トランジスタ（４）及び（５）と、該第１及
び第２トランジスタ（４）及び（５）のエミッタに接続
された第１電流源トランジスタ（６）と、エミッタが共
通接読された第３及び第４トランジスタ（７）及び（８
）と、該第３及び第４トランジスタ（７）及び（８）の
エミッタに接続きれた第２電流源トランジスタ（９）と
、前記第３トランジスタ（７）のベースと第２及び第４
トランジスタ（５）及び（８）の共通コレクタとの間に
接続されたコンデンサ（１０）と、前記第１及び第４ト
ランジスタ（４）及び（８）の共通ベースと前記第２及
び第３トランジスタ（５）及び（７）の共通ベースとの
間に接続された抵抗（１１）と、前記第１乃至第４トラ
ンジスタ（４）乃至（８）のコレクタに接続された電流
ミラー回路（具）とによって構成され、前記第１及び第
２電流源トランジスタ（６）及び（９）のベースに印加
詐れる位相比較器からの制御信号に応じて、等価リアク
タンスを発生させるものである。前記回路の等価リアク
タンスは、±ｇｍ　ＲＣで与えられる。ただし、ｇｍは
差動接続されたトランジスタの相互コンダクタンス、Ｒ
は抵抗（１１）の抵抗値、Ｃはコンデンサ（１０）の容
量である。発振回路（２）は、差動接続された一対のト
ランジスタ（１３〉及び（１４）と、該トランジスタ（
１３）のベースとトランジスタ（１４）のコレクタとの
間に接続されたコンデンサ（１５）と、前記一対のトラ
ンジスタ（１３）及び（１４）の共通エミッタに接続さ
れたトランジスタ（１６）とコレクタに接続された電流
ミラー回路（１７）と、前記一対のトランジスタ（１３
）及び（１４）のベースに接続されたトランジスタ（１
８）と、電流ミラー回路（１２〉及び定電流回路（翻）
等とで構成され、バイアスは固定バイアスである。そし
て、振動素子（３）は、第３図に示す如く、インダクタ
ンスＬ１固有静電容Ｉ　Ｃ１、実効抵抗ｒ、及び並列容
量Ｃ０とから成る等価回路を構成する。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 いま、第２図の如き周波数制御回路において、第１′Ｍ
、流源トランジスタ（６）に制御電圧が印加され、電流
が流れて正のりアクタンス回路が動作した場合には、第
２図のＡ−Ａ’から右側の等価容量はｇｍ　ＲＣとなり
、振動素子（３）の等価容量は見かけ上大きくなり、発
振周波数を下げる方向に動作する。一方、共振の並列共
振インピーダンスＺａは、第３図に示す等価回路のイン
ピーダンスから求められ、 ただし、ω８振動素子の並列共振角周波数で、から求め
られる。

従って、ＺａはＣ０の値に反比例する。すなわち、正リ
アクタンスが働くと、振動素子（３）の等価容量が大き
くなるため、Ｚａは小さくなり、そのために発振回路の
負荷抵抗（第２図の−Ｂ−Ｂ’から右側を見た等価イン
ピーダンス）が小さくなる。従って、発振回路の利得ｇ
ｍ　Ｚａ　（ｇｍは相互コンダクタンス）が小さくなり
、発振レベルが小さくなる。このため、ＰＬＬ回路で、
キャプチャレンジを広くとるため、第１電流源トランジ
スタ（６）の制御電流を大きく設定したときには、発振
回路の利得が減少し、発振停止という問題点が発生する
おそれがあった。

一方、第２電流源トランジスタ（９）に制御電圧が印加
され、電流が流れて負のりアクタンス回路が動作した場
合には、振動素子（３）の等価容量は小さくなるためＺ
ａは大きくなり、発振回路の利得ｇｍ　Ｚａは大きくな
る。このため、発振停止という問題点はないが、発振レ
ベルが強くなりすぎ、発振波形の上下がクリップきれ高
調波が発生する。この高調波が発生すると、スプリアス
発振が起こりやすくなる問題点があった。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、上述の点に鑑み成されたもので、周波数制御
回路の可変リアクタンス回路に印加きれる制御信号を検
知し、この検知信号に応じて前記発振回路のバイアス電
流を可変にするバイアス電流制御回路を設けたことを特
徴とする。

（本）作用 本発明に依れば、正リアクタンスが働いた場合には、バ
イアス電流制御回路で可変リアクタンス回路に印加され
る制御信号を検知し、この信号に応じて発振回路のバイ
アス電流を増加させ、該発振回路の利得低下を相互コン
ダクタンスｇｍの増加で補償出来る。また負リアクタン
スが働いた場合には、バイアス電流制御回路で可変リア
クタンス回路に印加される制御信号を検知し、この信号
に応じて、該発振回路のバイアス電流を減少させ、利得
増加を相互コンダクタンスｇｍの減少で補償出来る。従
って、発振停止あるいはスプリアス発振を防止し、安定
な周波数制御が可能になる。

（へ）実施例 第１図は、本発明の一実施例を示す回路図で、（ハ）は
正または負の等価リアクタンスとして動作する可変リア
クタンス回路、（η）は発振回路、（２３）は前記可変
リアクタンス回路（旦）及び発振回路（η）の共通出力
端とアースとの間に接続された水晶振動子等の振動素子
、（ハ）は前記可変リアクタンス回路（麩）の制御信号
を検知して発振回路（η）のバイアス電流を可変にする
バイアス電流制御回路である。しかして、前記可変リア
クタンス回路（ハ）は、エミッタが共通接続された第１
及び第２トランジスタ（２５）及び（２６）と、該第１
及び第２トランジスタ（２５）及び（２６）の共通エミ
ッタに接続された可変を流源となる第１電流源トランジ
スタ（２７）及びトランジスタ（２８）と、エミッタが
共通接続された第３及び第４トランジスタ（２９）及び
（３０）と、該第３及び第４トランジスタ（２９）及び
（３０）の共通エミッタに接続された可変Ｔ流源となる
第２電流源トランジスタ（３１）及びトランジスタ（３
２）と、前記第２及び第３トランジスタ（２６）及び（
２９）の共通ベースと第２及び第４トランジスタ（２６
）及び（３０）の共通コレクタとの間に接続された第１
コンデンサ（３３）と、前記第１及び第４トランジスタ
（２５）及び（３０）の共通ベースと第２及び第３トラ
ンジスタ（２６）及び（２９）の共通ベースとの間に接
続された第１抵抗（３４）と、前記第１及び第３トラン
ジスタ（２５）及び（２９）の共通コレクタと第２及び
第４トランジスタ（２６）及び（３０）の共通コレクタ
とに接続されたダイオード接続型のトランジスタ（３５
）とトランジスタ（３６）とから成る第１電流ミラー回
路（３７）とによって構成きれ、前記第１及び第２を流
源トランジスタ（２７）及び（３１）のベースに位相比
較器等からの制御電圧が印加きれる。前記発振回路（η
）は、差動接続きれた第５及び第６トランジスタ（３８
）及び（３９）と、その共通エミッタに接続された定電
流トランジスタ（４０）と、前記第５トランジスタ（３
８）のベースと第６トランジスタ（３９）のコレクタと
の間に接続されたコンデンサ（４１）と、前記第５及び
第６トランジスタ（３８）及び（３９）のコレクタに接
続されたダイオード接続型トランジスタ（４２）及びト
ランジスタ（４３〉から成る第２電流ミラー回路（４り
と、前記第５及び第６トランジスタ（３８）及び（３９
）のベースに第１及び第２フレクタが接続されたトラン
ジスタ（４５）と、定ＴＬ−ｆ！Ｌ回路（４６）と、該
定電流回路（４６）にベース及びコレクタが共通接続さ
れたトランジスタ（４７）及び（４８）と、前記トラン
ジスタ（４８）のコレクタと定電流トランジスタ（４０
）のベースとに接続されたダイオード接続型トランジス
タ（４９）及びトランジスタ（５０）とから成る第３電
流ミラー回路（」）とから構成きれている。また、前記
バイアス電流制御回路（都）は、ベースが前記第１電流
源トランジスタ（２７）のベースに接続きれた第１７ｒ
！、流検知トランジスタ（５２）と、ベースカ前記第２
電流源トランジスタ（３１）のベースに接続された第２
１流検知トランジスタ（５３）と、前記第１及び第２電
流検知トランジスタ（５２）及び（５３）のコレクタに
接続きれたダイオード接続型トランジスタ（５４）及び
トランジスタ（５５）とから成る第４電流ミラー回路（
並）とから構成され、第２電流検知トランジスタ（５３
）のコレクタと前記定電流回路（４６）とが接読きれて
いる。

しかして、前記発振回路（η）は、コンデンサ（４１）
の正帰還により発振を行い、従来一般に使用されている
ものであるから、その詳細な説明は省略する。また、前
記可変リアクタンス回路（ハ）は、第１及び第２電流源
トランジスタ（２７）及び（３１）に位相比較器等から
の制御信号を印加することにより等測的に可変容量とな
るものであり、コンデンサ（３３）の容量を０％抵抗（
３４）の抵抗値をＲ１相互コンダクタンスをｇｍとすれ
ば、前記説明のように±ｇｍＲＣとなる。前記相互コン
ダクタンスｇｍは、第１及び第２電流源トランジスタ（
２７）及び（３１）のコレクタ電流に応じて変化する。

その為、振動素子（２３）と並列に等価可変容量が接続
される結果、発振回路（η）の発、振周波数の可変が達
成される。

いま、ここで第１電流源トランジスタ（２７）に電流が
流れて、正リアクタンスが働いた場合には、このＸ流は
第１’を流検知トランジスタ（５２）で検知され、該第
１電流検知トランジスタ（５２）から第４電流ミラー回
路（並）のトランジスタ（５４）及び（５５）に伝達さ
れる。前記トランジスタフ５５）を流れる電流は、第２
電流検知下ランジスタク５３）がオフである（このとき
第２電流源トランジスタ（３１）はオフで、電流は流れ
ていない）ため、定を流口路（４６）に流れる電流に加
えられ、発振回路（η）のバイアス電流Ｌ流の増加とな
り相互コンダクタンスｇｍが増加し、利得も大きくなる
。すなわち、正リアクタンス回路が働いたことにより、
発振回路（η）の負荷抵抗が減少したため生じる利得低
下は、バイアス電流の増加による相互コンダクタンスｇ
ｍの増加で実質的に補償されることになる。一方、第２
電流源トランジスタ（３１）に電流が流れ、負リアクタ
ンス回路が働いた場合には、この電流は第２電流検知ト
ランジスタ（５３〉で検知される。前記第２電流検知ト
ランジスタ（５３）を流れる電流は、第４電流ミラー回
路（亜）のトランジスタ（５５）がオフであるから、発
振回路（η）の定電流回路（４６）から供給されること
になる。このため、発振回路（η）のバイアス電流が減
少し、相互コンダクタンスｇｍの減少で、利得も小きく
なる。すなわち、負リアクタンス回路が働いたことによ
り、発振回路（２２）の利得の増加は、相互コンダクタ
ンスｇｍの減少により抑制され、実質的に補償されるこ
とになる。

なお、実施例では、位相比較器からの直流出力を検知し
ているが、可変リアクタンス回路（針）の制御信号を検
知し、これにより発振回路（η）のバイアス電流を可変
するものであればよい。

（ト）発明の効果 以上述べた如く、本発明に依れば、正リアクタンスが働
いたときには、発振回路のバイアス電流を増加させ、利
得低下を相互コンダクタンスｇｍの増加で補償し、発振
停止を防ぐことができ、負リアクタンスが働いたときに
は、発振回路のバイアス電流を減少させ、利得増加を相
互コンダクタンスｇｍの減少で補償しスプリアス発振を
防ぐことができ、安定な周波数制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す周波数制御回路図、
第２図は従来の周波数制御回路を示す回路図、第３図は
振動素子の等節回路を示す図である。 （麩）・・・可変リアクタンス回路、　（η〉・・・発
振回路、　（２３）・・・振動素子、　（幻）・・・バ
イアス電流制御回路、　（２７）・・・第１電流源トラ
ンジスタ、（３１）・・・第２電流源トランジスタ、　
（４６）・・・定電流回路、　（５３〉・・・第１電流
検知トランジスタ、（５４）・・・第２を流検知トラン
ジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発振回路と、振動素子と、正または負の等価リアクタン
   スとして動作する可変リアクタンス回路とを備え、該可
   変リアクタンス回路に印加される制御信号に応じた発振
   周波数を得る周波数制御回路において、前記可変リアク
   タンス回路に印加される制御信号を検知するとともに、
   該検知信号に応じて前記発振回路のバイアス電流を可変
   にするバイアス電流制御回路を設けたことを特徴とする
   周波数制御回路。