(57)【要約】【課題】  構成が簡単で、高安定で、歪の小さな正弦波を出力するコレクタ同調発振器を提供する。【解決手段】  トランス１次巻線のインダクタンスをコレクタ同調回路の同調インダクタンスとし、該トランスに出力取り出し用の二次巻線のほかに第３と第４の巻線を設け、第３巻線の電圧はトランジスタのベースに、第４の巻線の電圧はトランジスタのエミッタにそれぞれ正帰還し、ベース・エミッタ間をプッシュプル動作させる。  ２つのトランジスタを用いるプッシュプル構成のコレクタ同調発振器では、トランスによる自己帰還はトランジスタのエミッタに、一方、トランジスタのベースには他方のトランジスタのコレクタからそれぞれ帰還し、ベース・エミッタ間をプッシュプル動作させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの１次巻線を同調回路のインダクタとするコレクタ同調発振器であって、
該トランスに出力取り出し用２次巻線のほかに第３と第４の巻線を設け、第３の巻線の電圧をトランジスタのベースに、第４の巻線の電圧をエミッタにそれぞれ正帰還させることを特徴とするコレクタ同調発振器。
【請求項２】
１つのトランスを共有し、該トランスの２つの１次巻線をそれぞれの同調回路のインダクタとし、プッシュプル動作する第１と第２のコレクタ同調発振器であって、
該トランスに出力取り出し用の２次巻線の他に第３と第４の巻線を設け、第３の巻線の電圧は前記第１のコレクタ同調発振器のエミッタに、第４の巻線の電圧は前記第２のコレクタ同調発振器のエミッタにそれぞれ正帰還させ、前記第１のコレクタ同調発振器のベースは前記第２のコレクタ同調発振器のコレクタに、前記第２のコレクタ同調発振器のベースは前記第１のコレクタ同調発振器のコレクタに、それぞれのキャパシタと抵抗の並列回路を通して交差的に接続されたことを特徴とするコレクタ同調発振器。
【請求項３】
１つのトランスを共有し、該トランスの２つの１次巻線をそれぞれの同調回路のインダクタとし、プッシュプル動作する第１と第２のコレクタ同調発振器であって、
該トランスに出力取り出し用の２次巻線の他に第３と第４の巻線を設け、第３の巻線の電圧は前記第１のコレクタ同調発振器のエミッタに、第４の巻線の電圧は前記第２のコレクタ同調発振器のエミッタにそれぞれ正帰還させ、前記第１のコレクタ同調発振器のベースは前記第２のコレクタ同調発振器のコレクタに、前記第２のコレクタ同調発振器のベースは前記第１のコレクタ同調発振器のコレクタに、それぞれキャパシタを通して交差的に接続され、更に前記第１と第２のコレクタ同調発振器のベースは抵抗を通して直流電源に接続されたことを特徴とするコレクタ同調発振器。
【請求項４】
１つのトランスを共有し、該トランスの２つの１次巻線をそれぞれの同調回路のインダクタンスとし、プッシュプル動作する第１と第２のコレクタ同調発振器であって、
前記第１のコレクタ同調発振器のトランジスタのベースは前記第２のコレクタ同調発振器のトランジスタのコレクタに、前記第２のコレクタ同調発振器のトランジスタのベースは前記第１のコレクタ同調発振器のトランジスタのコレクタに、それぞれ交差的に交流結合され、かつ、それぞれのベースは抵抗を介して直流電源に接続されたことを特徴とするコレクタ同調発振器。
【請求項５】
能動素子として電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いた請求項１、請求項２、請求項３、及び請求項４に記載のコレクタ同調発振器。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術的分野】
【０００１】  本発明は、トランスの１次巻線インダクタンスをコレクタ同調回路の同調インダクタンスとする正弦波発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】  コレクタ同調発振器は、トランジスタのコレクタと直流電源との間に同調回路を接続し、コレクタの出力の１部を該トランジスタのベースあるいはエミッタに正帰還する帰還発振器である［参考文献１］。
【参考文献１】
【０００３】電子回路ハンドブック（朝倉書店、２００６年６月発行）第１１章発振回路。
【０００４】  図５にトランスを用いるコレクタ同調発振器の代表的な構成を示す。図５において、５１はトランジスタ、５２はトランス、５３は同調用キャパシタ、５４はバイアス抵抗、５５は結合キャパシタであり、トランス５２には１次巻線５２１、出力取り出し用２次巻線５２２、及び帰還巻線５２３が巻かれている。
【０００５】  図５の回路の発振角周波数ωｏは下記式（１）：
【数１】
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で、与えられる。ここで、Ｌはトランス５２の１次巻線５２１のインダクタンス、Ｃはキャパシタ５３の容量値である。
【０００６】  又、図５の回路が電源投入によって発振を開始するには下記式（２）：
【数２】
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を満たす必要がある。ここで、ｇｍはトランジスタ５１の相互コンダクタンス、ＲＣはトランス５２の１次巻線５２１とキャパシタ５３とから成る同調回路の同調時の抵抗、ｎはトランス５２の１次巻線５２１と帰還巻線５２３の巻数比（ｎ：１）であり、通常ｎ＞１である。
【０００７】  図５の回路ではトランジスタ５１に発振出力の１部がトランジスタ５１のベースに帰還されているが、エミッタに正帰還しても［数２］の条件を満たせば［数１］で与えられる角周波数で発振する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
【０００９】  従来構成のコレクタ同調発振器では、負荷が重くなると［数２］の条件式の抵抗ＲＣが小さくなり、発振が停止してしまう場合が生じる。【００１０】  また、コレクタ同調発振器はＡ級動作の同調増幅器に正帰還をかけた構成であり、発振振幅はトランジスタのベース・エミッタ間電圧の線型動作範囲に限定されるので、発振振幅を大きくしようとするとベース・エミッタ間の振幅が非線型動作領域に入ってしまい、このため波形歪が生じる。【００１１】  本発明は上記問題点を解決すべく考案されたものであり、負荷が変動しても安定に発振し、かつ発振振幅を大きくしても波形歪の少ないコレクタ同調発振器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  １次巻線のインタクタンスを同調インダクタンスとするコレクタ同調発振器のトランスに、出力取り出し用２次巻線に加えて、第３次と第４次の巻線を設け、第３次巻線の電圧はトランジスタのベースに、第４次巻線の電圧はトランジスタのエミッタに、それぞれ正帰還する。この接続により、該トランジスタのベースとエミッタはプッシュプル駆動されるのでベース・エミッタ間の発振振幅が大きくなり、又、プッシュプル駆動により波形歪も少なくなる。【００１３】  また、１つのトランスを共有する２つのコレクタ同調発振器では、それぞれのトランジスタのコレクタからエミッタへの正帰還はトランスの巻線によって行い、ベースは他方のトランジスタのコレクタにバイアス抵抗と交流結合用キャパシタの並列回路を介して交差的に接続してベースへの正帰還を行う。これによって、２つのコレクタ同調発振器をプッシュプル動作させると共に、それぞれのトランジスタのベースとエミッタもプッシュプル駆動されるので、ベース・エミッタ間の発振振幅が大きくなり、しかも波形歪を改善することができる。【００１４】  さらに、１つのトランスを共有する２つのプッシュプル接続コレクタ同調発振器において、それぞれのトランジスタのコレクタからエミッタへの正帰還はトランスの巻線によって行い、ベースは他方のトランジスタのコレクタと交流結合用キャパシタを通して交差的に接続してベースへの正帰還を行い、さらに、２つのトランジスタのベースには直流電源から抵抗を通してベース電流を供給する。この構成によれば該直流電源の電圧を変化すれば、発振振幅が変化する。従って、この構成は電圧制御発振器として好適である。【００１５】  また、１つのトランスを共有する２つのコレクタ同調発振器において、一方のトランジスタのベースを他方のトランジスタのコレクタに交差的に交流結合にすれば、それぞれのトランジスタのエミッタへの帰還がなくてもプッシュプル動作する。この構成においても、それぞれのトランジスタのベースバイアス電流を変えれば発振振幅を変化させることができる。【００１６】  上記コレクタ同調発振器の能動素子として電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いることができる。
【発明の効果】
【００１７】  発振器は広く用いられる基本的な電子回路であり、電子計測や通信分野では高安定で低歪が要求される。従って、本発明のコレクタ同調発振器は電子工業の広い分野で極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  以下、図面を参照しつつ、本発明のコレクタ同調発振器の好適な実施形態を詳しく説明する。なお、図面の説明において、同一又は相当部分については同一の符号を付して重複する説明を避ける。【００１９】  図１は、［請求項１］に係る本発明のコレクタ同調発振器の回路図であって、１はトランジスタ、２はトランス、３は同調用キャパシタ、４はバイアス抵抗、５は交流結合用キャパシタ、６は直流電源である。トランス２には１次巻線２１、出力取り出し巻線２２の他に、２３と２４の２つの巻線が設けられている。
なお、トランス２の巻線に付せられた・印は当該巻線の巻き始めを示している。【００２０】  トランス巻線の極性から明らかのように、巻線２３はトランジスタ１のベースを、巻線２４はトランジスタ１のエミッタをそれぞれ正帰還となるように駆動している。【００２１】  図１の回路は下記式（３）：
【数３】
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を満たせば、トランス２の１次巻線２１のインダクタンスとキャパシタ３の並列共振周波数で発振する。なお、［数３］において、ｇｍはトランジスタ１の相互コンダクタンス、ＲＣは１次巻線２１とキャパシタ３の並列共振時の抵抗、ｎはトランス２の巻線２３と巻線２４の巻数を１とした時の巻線２１の巻数である。【００２２】  式（２）と式（３）を比較すれば明らかのように、トランジスタのｇｍが同じ場合、図１の回路は図４の従来のコレクタ同調発振器よりも負荷ＲＣが２倍重くなっても発振する。又、ベース・エミッタ間がプッシュプル駆動されているので偶数次高調波はベースとエミッタで相殺されるので発振振幅を大きくしても波形歪が小さい。【００２３】  図２は、［請求項２］に係る本発明のコレクタ同調発振器の回路図である。本回路ではトランジスタ１Ａと１Ｂが、それぞれトランス２を共有するコレクタ同調発振器を構成し、トランジスタ１Ａが正の半サイクルを出力している時にはトランジスタ１Ｂは負の半サイクルを出力するようにトランスの巻線が接続されている。トランジスタ１Ａのコレクタ同調回路はトランス２の１次巻線２１Ａとキャパシタ３Ａで、トランジスタ１Ｂのコレクタ同調回路は１次巻線２１Ｂとキャパシタ３Ｂでそれぞれ構成され、これら２つの同調回路は同じ並列共振周波数となるようにキャパシタ３Ａと３Ｂの値が選ばれている。【００２４】  図２の回路は下記式（４）：
【数４】
2010119071.tif 000006
が満たされると発振する。ここで、ｇｍ、ＲＣ、ｎは式（３）と同じであり、それぞれトランジスタの相互コンダクタンス、コレクタ同調回路の同調時の抵抗、そしてトランス巻線の巻数比である。【００２５】  式（４）と式（２）を比較すれば明らかのように、図２の回路はＲＣの広い範囲、即ち、負荷が大きく変動しても安定に発振する。また、トランジスタ１Ａと１Ｂがプッシュプル動作すると共に、それぞれのトランジスタがベース・エミッタ間でプッシュプル動作しているので、広いダイナミックレンジと波形歪の極めて少ない正弦波が得られる。【００２６】  図３は、［請求項３］に係る本発明の実施例である。図２と交流的には全く同じであるが、トランジスタ１Ａと１Ｂのベース電流はバイアス抵抗４Ａと４Ｂを通して直流バイアス電源７から供給されている。【００２７】  トランジスタの相互コンダクタンスはコレクタ電流に比例し、コレクタ電流はベース電流に比例する。従って、図３のバイアス構成とすれば直流バイアス電源７の電圧を変化させることによってトランジスタ１Ａと１Ｂの相互コンダクタンスｇｍを、その結果として発振振幅を変えることができる。【００２８】  図４は、［請求項４］に係る本発明の実施例の回路図である。本回路はトランス２の巻線によるトランジスタのエミッタへの帰還を除いては図３の回路と同じであり、２つのトランジスタ１Ａと１Ｂのエミッタは接地され、ベースにのみ交差的に交流結合によって正帰還が行われている。【００２９】  図４の回路は下記式（５）：
【数５】
2010119071.tif 000007
が満たされると発振する。ここで、ｇｍはトランジスタ１Ａと１Ｂの相互インダクタンス、Ｒｃはトランス１次巻線２１Ａと同調用キャパシタ３Ａの、トランス１次巻線２１Ｂと同調用キャパシタ３Ｂの同調時の抵抗である。【００３０】  式（２）と式（５）を比較すれば明らかのように、トランジスタのｇｍが同じである場合、図４の回路図は［図５］の従来のコレクタ同調発振器よりも重い負荷状態でも発振することができる。【００３１】  また、図４の構成ではエミッタへの帰還巻線が不要である。このため、トランスの巻線の数を減らすことができる。【００３２】  また、図４の回路図は図３の回路図と同様、ベースバイアス電源７の電圧によって発振振幅を変えることができるので、電圧制御発振器として好適である。【００３３】  以上の４つの実施例では能動素子としてバイポーラトランジスタを用いているが、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を代わりに用いることができる。【００３４】  なお、図１から図４の回路において、コレクタ同調回路の同調用キャパシタを省略することができ、その場合にはコレクタ同調発振器はトランス１次巻線２１の並列共振周波数で発振する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るコレクタ同調発振器の回路図。
【図２】本発明に係るプッシュプル構成コレクタ同調発振器の回路図。
【図３】本発明に係るプッシュプル構成電圧制御コレクタ同調発振器の回路図。
【図４】本発明に係るプッシュプル構成エミッタ接地コレクタ同調発振器の回路図。
【図５】従来のコレクタ同調発振器の代表例。
【符号の説明】
１……トランジスタ
２……トランス
３……同調用キャパシタ
４……トランジスタのベースバイアス抵抗
５……交流結合用キャパシタ
６．７…直流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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