(57)【要約】【課題】従来技術よりも正確な位相差を得ることができる発振回路を提供する。【解決手段】複数のオペアンプ２０−１〜２０−４をループ状に直列に接続して構成されるリング発振回路２０２を含み、複数のオペアンプ２０−１〜２０−４における複数の出力信号を加算合成して第１の出力信号Ｖｏｕｔ１として出力すると共に、複数のオペアンプ２０−１〜２０−４における残りの総ての出力信号を加算合成して第２の出力信号Ｖｏｕｔ２として出力することによって上記課題を解決することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のオペアンプをループ状に直列に接続して構成されるリング発振回路を含む発振回路であって、
前記複数のオペアンプにおける複数の出力信号を加算合成して第１の出力信号として出力する第１の加算回路と、前記複数のオペアンプにおける残りの総ての出力信号を加算合成して第２の出力信号として出力する第２の加算回路とを含むことを特徴とする発振回路。
【請求項２】
請求項１に記載の発振回路であって、
前記リング発振回路は、前記複数のオペアンプとして第１〜第４のオペアンプを備え、
前記第１のオペアンプの非反転出力端子が前記第２のオペアンプの非反転入力端子に接続され、前記第２のオペアンプの非反転出力端子が前記第３のオペアンプの非反転入力端子に接続され、前記第３のオペアンプの非反転出力端子が前記第４のオペアンプの非反転入力端子に接続され、前記第４のオペアンプの非反転出力端子が前記第１のオペアンプの反転入力端子に接続され、前記第１のオペアンプの反転出力端子が前記第２のオペアンプの反転入力端子に接続され、前記第２のオペアンプの反転出力端子が前記第３のオペアンプの反転入力端子に接続され、前記第３のオペアンプの反転出力端子が前記第４のオペアンプの反転入力端子に接続され、前記第４のオペアンプの反転出力端子が前記第１のオペアンプの非反転入力端子に接続され、
前記第１の加算回路は、前記第１のオペアンプの非反転出力端子、前記第３のオペアンプの非反転出力端子、前記第２のオペアンプの反転出力端子及び前記第４のオペアンプの反転出力端子の出力信号を前記第１の出力信号として加算出力し、
前記第２の加算回路は、前記第２のオペアンプの非反転出力端子、前記第４のオペアンプの非反転出力端子、前記第１のオペアンプの反転出力端子及び前記第３のオペアンプの反転出力端子の出力信号を前記第２の出力信号として加算出力することを特徴とする発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正確な位相差をもった出力信号を得ることができるリング発振回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムでは、受信機は局部発振器において生成されるローカル信号を用いて、無線周波数の受信信号を所定の中間周波数ｆＩＦへダウンコンバートする。例えば、周波数ｆＡの無線信号Ａを受信する場合、局部発振器はｆＡ−ｆＬＯ＝ｆＩＦを満たす周波数ｆＬＯのローカル信号を生成する。このとき、ｆＬＯ−ｆＢ＝ｆＩＦを満たす周波数ｆＢの無線信号Ｂも中間周波数ｆＩＦに変換される。したがって、周波数ｆＢの無線信号Ｂが存在する場合、所望の無線信号Ａに無線信号Ｂが重畳して受信されてしまう。この無線信号Ｂの受信をイメージ受信という。
【０００３】
このような、イメージ受信による雑音を低減したり、直交変換されたＩ／Ｑコンポジット信号の復調したりするためのミキサを構成するために互いに９０°の位相差を有するローカル信号を発生させる回路が必要とされる。このように所望の位相差を有する信号を生成する回路としてリング発振回路が知られている。
【０００４】
リング発振回路１００は、図４に示すように、複数のオペアンプ１０を直列に接続した回路である。図４では、４つのオペアンプ１０−１〜１０−４を直列に接続した例を示している。オペアンプ１０の相互間の接続は、一箇所において前段の差動出力と次段の差動出力とを位相を反転させて接続し、残りの箇所において反転させずに接続する。すなわち、１段目のオペアンプ１０−１の非反転出力端子は２段目のオペアンプ１０−２の非反転入力端子に接続され、１段目のオペアンプ１０−１の反転出力端子は２段目のオペアンプ１０−２の反転入力端子に接続される。同様に、２段目以降のオペアンプ１０−２，１０−３の非反転出力端子は次段のオペアンプ１０−３，１０−４の非反転入力端子に接続され、オペアンプ１０−２，１０−３の反転出力端子は次段のオペアンプ１０−３，１０−４の反転入力端子に接続される。最終段のオペアンプ１０−４の反転出力端子は１段目のオペアンプ１０−１の非反転入力端子に接続され、最終段のオペアンプ１０−４の非反転出力端子は１段目のオペアンプ１０−１の反転入力端子に接続される。
【０００５】
このように複数のオペアンプ１０−１〜１０−４をリング状に接続することによって、１段目のオペアンプ１０−１の非反転入力端子に入力される信号と最終段のオペアンプ１０−４の反転出力端子から出力される信号とが同位相となり、１段目のオペアンプ１０−１の反転入力端子に入力される信号と最終段のオペアンプ１０−４の非反転出力端子から出力される信号とが同位相となり、リング発振回路１００全体としての位相差は３６０°となる。したがって、理想的には図４に示すように、１段目のオペアンプ１０−１の非反転入力端子に入力される信号に対して２段目から最終段までの非反転入力端子に入力される信号は４５°，９０°，１３５°の位相差を有し、１段目から最終段までの反転入力端子に入力される信号は１８０°，２２５°，２７０°，３１５°の位相差を有することになる。このようにして、リング発振回路１００を用いて理想的には所望の位相差を有する信号を得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リング発振回路１００を実際に使用する場合、図５に示すように、オペアンプ１０−１〜１０−４を相互に接続する配線から出力信号を取り出すための配線を引き出し、バッファ素子１２等を介して信号を取り出す必要がある。このような回路構成にすると、配線抵抗及び寄生容量、バッファ素子１２等の入力インピーダンス等の影響によって、リング発振回路１００の各オペアンプ１０−１〜１０−４の出力信号の位相差が上記の理想値からずれてしまい、本来の目的である正確な位相差を有する信号を得ることができなくなる問題を生ずる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、従来技術よりも正確な位相差を得ることができるリング発振回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、複数のオペアンプをループ状に直列に接続して構成されるリング発振回路を含む発振回路であって、前記複数のオペアンプにおける複数の出力信号を加算合成して第１の出力信号として出力する第１の加算回路と、前記複数のオペアンプにおける残りの総ての出力信号を加算合成して第２の出力信号として出力する第２の加算回路とを含むことを特徴とする。
【０００９】
例えば、前記第１の出力信号と、前記第２の出力信号と、の位相差を略９０°又は略１８０°となるように加算合成を行うことが好適である。
【００１０】
このように、リング発振回路を構成する複数のオペアンプの総ての出力端子から等しく信号を取り出して加算合成することによって、配線抵抗や寄生容量等によるインピーダンス等の影響によって出力信号の位相差の理想値からずれを小さくすることができる。したがって、正確な位相差を有するローカル信号を得ることができる。
【００１１】
例えば、前記リング発振回路は、前記複数のオペアンプとして第１〜第４のオペアンプを備え、前記第１のオペアンプの非反転出力端子が前記第２のオペアンプの非反転入力端子に接続され、前記第２のオペアンプの非反転出力端子が前記第３のオペアンプの非反転入力端子に接続され、前記第３のオペアンプの非反転出力端子が前記第４のオペアンプの非反転入力端子に接続され、前記第４のオペアンプの非反転出力端子が前記第１のオペアンプの反転入力端子に接続され、前記第１のオペアンプの反転出力端子が前記第２のオペアンプの反転入力端子に接続され、前記第２のオペアンプの反転出力端子が前記第３のオペアンプの反転入力端子に接続され、前記第３のオペアンプの反転出力端子が前記第４のオペアンプの反転入力端子に接続され、前記第４のオペアンプの反転出力端子が前記第１のオペアンプの非反転入力端子に接続され、前記第１の加算回路は、前記第１のオペアンプの非反転出力端子、前記第３のオペアンプの非反転出力端子、前記第２のオペアンプの反転出力端子及び前記第４のオペアンプの反転出力端子の出力信号を前記第１の出力信号として加算出力し、前記第２の加算回路は、前記第２のオペアンプの非反転出力端子、前記第４のオペアンプの非反転出力端子、前記第１のオペアンプの反転出力端子及び前記第３のオペアンプの反転出力端子の出力信号を前記第２の出力信号として加算出力する構成とすることができる。
【００１２】
リング発振回路をこのように構成することによって、基準信号に対して０（同位相），４５°，１３５°及び２７０°の位相のずれを有する信号が加算されて第１の出力信号となり、基準信号に対して９０°，１８０°，２２５°及び３１５°の位相のずれを有する信号が加算されて第２の出力信号となる。すなわち、シンプルな回路構成によって、互いに１８０°の位相差を有する第１の出力信号と第２の出力信号とを得ることができる。
【００１３】
同様に、前記第１の加算回路と前記第２の加算回路に入力する信号の組み合わせを変更することによって互いに９０°の位相差を有する第１の出力信号と第２の出力信号とを得ることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、リング発振回路を用いて従来技術よりも正確な位相差を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態における発振回路２００は、図１に示すように、リング発振回路２０２、フェーズロック回路（ＰＬＬ：Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）２０４、基準信号源２０６、低域通過フィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）２０８、発振周波数制御回路２１０を含んで構成される。発振回路２００は、周波数ｆで互いに１８０°の位相差を有する出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２をそれぞれ出力端子Ｔ１，Ｔ２から出力する。出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２は、ＰＬＬ２０４の基準発振信号ＶＯＳＣとして使用される。
【００１６】
リング発振回路２０２は、入力端から出力端への信号の伝達時間を発振周波数制御回路２１０が出力する電流に応じて可変制御可能な差動型のオペアンプ２０を複数含んで構成される。複数のオペアンプ２０は、互いに直列接続されてリング発振回路２０２の主要部を構成する。また、リング発振回路２０２は、出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２を生成して出力する。リング発振回路２０２の詳細な構成については後述する。
【００１７】
ＰＬＬ２０４は、リング発振回路２０２が出力する発振信号ＶＯＳＣと基準信号源２０６が出力する基準信号との位相差に応じた発振周波数制御電圧Ｖｔｕｎｅを生成して出力する。発振周波数制御電圧Ｖｔｕｎｅは、所定のフィルタ係数を有するＬＰＦ２０８によって平滑化され、発振周波数制御回路２１０に入力される。
【００１８】
発振周波数制御回路２１０は、差動増幅器を含んで構成される。発振周波数制御回路２１０は、平滑化された発振周波数制御電圧Ｖｔｕｎｅを受けて、発振周波数制御電圧Ｖｔｕｎｅと所定の基準電圧Ｖｃとの差に応じて、２つの出力電流Ｉａ，Ｉｂの値の比を変化させる。例えば、発振周波数制御電圧Ｖｔｕｎｅが低下すると出力電流比Ｉａ／Ｉｂを増加させ、発振周波数制御電圧Ｖｔｕｎｅが増大すると出力電流比Ｉａ／Ｉｂを低下させるように出力電流Ｉａ，Ｉｂの値の比を調整する。出力電流Ｉａ，Ｉｂは、それぞれリング発振回路２０２に含まれるオペアンプ２０へ供給されて発振周波数の制御に利用される。
【００１９】
図２は、リング発振回路２０２の具体的な構成を示す回路図である。リング発振回路２０２は、オペアンプ２０−１〜２０−４、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ８、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８及び電流源Ｉ１〜Ｉ８を含んで構成される。
【００２０】
本実施の形態におけるリング発振回路２０２の主要部は、４つのオペアンプ２０−１〜２０−４を含み、上述のリング発振回路１００と同様の構成を有する。すなわち、４つのオペアンプ２０−１〜２０−４が直列に接続され、その一箇所において前段の差動出力と次段の差動出力とを位相を反転させて接続し、残りの箇所において反転させずに接続する。具体的には、１段目のオペアンプ２０−１の非反転出力端子は２段目のオペアンプ２０−２の非反転入力端子に接続され、１段目のオペアンプ２０−１の反転出力端子は２段目のオペアンプ２０−２の反転入力端子に接続される。同様に、２段目以降のオペアンプ２０−２，２０−３の非反転出力端子は次段のオペアンプ２０−３，２０−４の非反転入力端子に接続され、オペアンプ２０−２，２０−３の反転出力端子は次段のオペアンプ２０−３，２０−４の反転入力端子に接続される。最終段のオペアンプ２０−４の反転出力端子は１段目のオペアンプ２０−１の非反転入力端子に接続され、最終段のオペアンプ２０−４の非反転出力端子は１段目のオペアンプ２０−１の反転入力端子に接続される。
【００２１】
オペアンプ２０−１〜２０−４は、入力端子と出力端子との間に互いに並列に設けられた高速パス及び低速パスをそれぞれ有する。発振周波数制御回路２１０の出力電流Ｉａは，オペアンプ２０−１〜２０−４における高速パスの差動増幅回路の電流源とされる。一方、発振周波数制御回路２１０の出力電流Ｉｂは、オペアンプ２０−１〜２０−４における低速パスの差動増幅回路の電流源とされる。発振周波数制御電圧Ｖｔｕｎｅが低下して出力電流Ｉａが増加すると、オペアンプ２０−１〜２０−４のそれぞれにおいて高速パスでの信号伝達が優勢となり、オペアンプ２０−１〜２０−４全体としての信号伝達時間が減少して、発振信号ＶＯＳＣの位相遅れを解消することができる。一方、発振周波数制御電圧Ｖｔｕｎｅが増大して出力電流Ｉｂが増加すると、オペアンプ２０−１〜２０−４のそれぞれにおいて低速パスでの信号伝達が優勢となり、オペアンプ２０−１〜２０−４全体としての信号伝達時間が増加して、発振信号ＶＯＳＣの位相進みを解消することができる。
【００２２】
また、オペアンプ２０−１〜２０−４の各出力端子はエミッタ・フォロワ回路に接続される。エミッタ・フォロワ回路は２つの加算回路を構成している。オペアンプ２０−１の非反転出力端子はトランジスタＴｒ１のベースに接続され、オペアンプ２０−２の非反転出力端子はトランジスタＴｒ２のベースに接続され、オペアンプ２０−３の非反転出力端子はトランジスタＴｒ３のベースに接続され、オペアンプ２０−４の非反転出力端子はトランジスタＴｒ４のベースに接続される。また、オペアンプ２０−１の反転出力端子はトランジスタＴｒ５のベースに接続され、オペアンプ２０−２の反転出力端子はトランジスタＴｒ６のベースに接続され、オペアンプ２０−３の反転出力端子はトランジスタＴｒ７のベースに接続され、オペアンプ２０−４の反転出力端子はトランジスタＴｒ８のベースに接続される。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ８のコレクタには電源電圧Ｖｃｃが印加され、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ８のエミッタは電流源Ｉ１〜Ｉ８を介して接地される。
【００２３】
また、トランジスタＴｒ１のエミッタ、トランジスタＴｒ３のエミッタ、トランジスタＴｒ６のエミッタ及びトランジスタＴｒ８のエミッタは、それぞれ抵抗素子Ｒ１，Ｒ３，Ｒ６及びＲ８を介して出力端子Ｔ１に接続される。トランジスタＴｒ２のエミッタ、トランジスタＴｒ４のエミッタ、トランジスタＴｒ５のエミッタ及びトランジスタＴｒ７のエミッタは、それぞれ抵抗素子Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５及びＲ７を介して出力端子Ｔ２に接続される。このように、エミッタ・フォロワ回路を介して、オペアンプ２０−１〜２０−４から出力される信号が加算されて出力される。
【００２４】
オペアンプ２０−１〜２０−４の非反転出力端子からは、オペアンプ２０−１の非反転入力端子に入力される信号に対して位相がそれぞれ４５°，９０°，１３５°及び１８０°ずれた信号が出力される。また、オペアンプ２０−１〜２０−４の反転出力端子からは、オペアンプ２０−１の非反転入力端子に入力される信号に対して位相がそれぞれ２２５°，２７０°，３１５°及び３６０°（オペアンプ２０−１の非反転入力端子に入力される信号と同位相）ずれた信号が出力される。すなわち、図３に示すように、出力端子Ｔ１からは、オペアンプ２０−１の非反転入力端子に入力される信号に対して０（同位相），４５°，１３５°及び２７０°の位相のずれを有する信号（図３注が加算されて出力電圧Ｖｏｕｔ１として出力され、出力端子Ｔ２からは、オペアンプ２０−１の非反転入力端子に入力される信号に対して９０°，１８０°，２２５°及び３１５°の位相のずれを有する信号が加算されて出力電圧Ｖｏｕｔ２として出力される。
【００２５】
このように、それぞれ位相がずれた信号を加算して出力することによって、図３に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔ１と出力電圧Ｖｏｕｔ２とは互いに位相が１８０°ずれた信号となる。したがって、出力電圧Ｖｏｕｔ１及び出力電圧Ｖｏｕｔ２をＰＬＬ２０４の入力信号として用いることができる。
【００２６】
リング発振回路２０２では、発振回路２００を構成する総てのオペアンプの総ての出力端子から信号を取り出して加算・出力するので、配線抵抗や寄生容量等によるインピーダンス等の影響によって出力信号の位相差の理想値からずれを小さくすることができる。したがって、正確な位相差を有するローカル信号を得ることができる。なお、ＰＬＬ回路は入力インピーダンスが高い回路であるのでリング発振回路２０２へ与える影響は小さい。
【００２７】
なお、本実施の形態では、互い１８０°の位相差を有する信号を発生させる回路構成を示したが、これに限定されるものではない。４５°，９０°，１３５°，１８０°，２２５°，２７０°，３１５°及び３６０°の位相差を有する信号内からそれぞれの加算回路に入力する信号の組み合わせを変更することによって互いに９０°の位相差を有する信号等を得ることができる。これによって、イメージ受信による雑音を低減したり、直交変換されたＩ／Ｑコンポジット信号の復調したりするためのミキサを構成することができる。
【００２８】
また、本実施の形態では、リング発振回路を４つのオペアンプで構成したが、これに限定されるものではなく、オペアンプの数を増減させてもよい。すなわち、リング発振回路を構成する総てのオペアンプの総ての出力端子から等しく出力を取り出し、所望の位相差となるように出力信号を合成して出力する構成であれば少なくとも本発明の技術的思想の適用範囲となる。ただし、リング発振回路を４つのオペアンプで構成することによって、回路構成がシンプルとなり、発振作用を安定させることができると共に、製造コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態における発振回路の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるリング発振回路の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるリング発振回路の作用を説明するベクトル図である。
【図４】従来のリング発振回路の基本構成を示す図である。
【図５】従来のリング発振回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０−１〜１０−４  オペアンプ、１２  バッファ素子、２０−１〜２０−４  オペアンプ、Ｔｒ１〜Ｔｒ８  トランジスタ、Ｒ１〜Ｒ８  抵抗素子、Ｉ１〜Ｉ８  電流源、１００  リング発振回路、２００  発振回路、２０２  リング発振回路、２０６  基準信号源、２１０  発振周波数制御回路。
【図１】
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【図２】
2007158732.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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