(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１発振周波数をもたらす第１周波数決定素子を具えるとともに、当該発振器を第２発振周波数に調整するために少なくとも一つのスイッチングダイオードを経て前記第１周波数決定素子に接続することができる少なくとも一つの第２周波数決定素子を具え、更に、少なくとも可制御電流源を含む供給回路であって、前記スイッチングダイオードに結合され前記スイッチングダイオードを導通状態と遮断状態との間で選択的に切り換える供給回路と、当該発振器を給電する電流源とを具える発振器において、前記第２周波数決定素子の少なくとも一つの接続により発振器の動作点及び発振振幅に及ぼされる影響が補償されるように、当該発振器を給電する前記電流源を、前記可制御電流源の接続と一緒に、前記供給回路によって、前記可制御電流源から得られる電流に対し定められた供給電流に切り換えることができるよう構成したことを特徴とする発振器。
【請求項２】
それぞれのエミッタが発振器を給電する電流源を経て大地に一緒に接続され、それぞれのコレクタがそれぞれのコレクタ抵抗を経て電源端子に接続された２つのトランジスタからなる差動増幅器段を具え、発振器を給電する前記電流源が、スイッチングダイオードの導通状態及び遮断状態において対応する電流をコレクタ抵抗に流すように切り換えられることを特徴とする請求項１記載の発振器。
【請求項３】
前記第１周波数決定素子は第１キャパシタンスを具え、第２周波数決定素子として第２キャパシタンスを少なくとも一つのスイッチングダイオードを経て前記第１キャパシタンスと並列に接続しうることを特徴とする請求項１記載の発振器。
【請求項４】
前記供給回路は前記可制御電流源を制御する第１駆動段を具えることを特徴とする請求項１、２又は３記載の発振器。
【請求項５】
前記第２周波数決定素子の少なくとも一つの接続と一緒に切り換えることができる利得を有する増幅器素子を具え、該増幅器素子が第１周波数決定素子に制御信号を供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発振器。
【請求項６】
各発振周波数に対する利得が、制御信号によるすべての可調整発振周波数への発振器の制御に対する制御特性が少なくともほぼ一致する傾きを有するように選択されることを特徴とする請求項５記載の発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１発振周波数を発生させる第１周波数決定素子を具えるとともに、当該発振器を第２発振周波数に調整するために少なくとも一つのスイッチングダイオードを経て前記第１周波数決定素子に接続することができる少なくとも一つの第２周波数決定素子を具え、更に、少なくとも一つの可制御電流源を含み、前記スイッチングダイオードに結合され該スイッチングダイオードを導通状態と阻止状態との間で選択的に切り換える供給回路を具えるとともに当該発振器を給電する電流源を具える発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このタイプの発振器はＤＥ−ＯＳ４３１４４２４号から既知である。この発振器は簡単な構造を有し、複数の発振周波数で切り換え且つ同調させることができる。
【０００３】
特にこのような発振器を半導体本体上に集積する場合には、製造コストの理由から、スイッチングダイオードとしてベース及びコレクタを相互接続した高周波数トランジスタを使用するのが有効である。しかし、このような構造を有するスイッチングダイオードは導通状態においても比較的高いインピーダンスを有する。スイッチングダイオードの構造に対する他の解決策は費用がかかりすぎ、また他の欠点、例えば許容しえないほど高い基板電流を有する寄生トランジスタ構造が発振器の動作状態、特に動作点に抑制不能の影響を与える欠点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、当初に記載したタイプの発振器を、導通状態において比較的高いインピーダンスを有するスイッチングダイオードでも発振器の性能にこのような顕著な影響を与えることなく使用しうるように改善することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、当初に記載されたタイプの発振器において、発振器を給電する前記電流源が、前記可制御電流源の接続と同時に、前記供給回路により、発振器の動作点及び発振振幅に及ぼされる影響を第２周波数決定素子の少なくとも一つの接続により少なくともほぼ補償するように前記可制御電流源から得れる電流に対し定められた供給電流に切り換えることができることを特徴とする。
【０００６】
スイッチングダイオードが導通状態においても比較的高いインピーダンスを有するために、発振器は第２周波数決定素子の接続により第２発振周波数で動作する場合に、第１周波数決定素子のみで第１発振周波数で動作する場合と比較して強い減衰を有する。この減衰を補償するために、可制御電流源により供給され、発振器を給電する電流をスイッチングダイオードの導通状態に応じて調整することができるが、これは発振器の動作点のシフトを生じうる。動作点へのこの影響を補償するために、発振器の発振振幅への影響の補償と同時に、可制御電流源により供給される電流もこれに応じて切り換える。
【０００７】
従って、本発明によれば、簡単な構造の発振器及び不所望なインピーダンス値を有するスイッチングダイオードの使用にもかかわらず均等且つ満足な動作特性を達成しうる。特に、回路の残部と一緒に容易に集積しうる簡単なベース−コレクタ短絡高周波数トランジスタをスイッチングダイオードとして使用することができる。
【０００８】
本発明発振器の他の有利な実施例では、それぞれのエミッタが発振器を給電する電流源を経て大地に一緒に接続され、それぞれのコレクタがそれぞれのコレクタ抵抗を経て電源端子に接続された２つのトランジスタからなる差動増幅器段を具え、発振器を給電する前記電流源が、スイッチングダイオードの導通状態及び遮断状態において一致する電流をコレクタ抵抗に流すように切り換えられることを特徴とする。この構成によれば、第２周波数決定素子の接続時に発振器の動作点を一定に維持することが簡単に達成され、これはコレクタ抵抗における電圧比が変化しないためである。
【０００９】
本発明の他の実施例は従属請求項に記載されている。
本発明のこれらの特徴及び他の特徴は以下に記載する実施例の説明から明らかになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例の回路図を示す。
発振器１はエミッタが相互接続され電流源４経て接地された２つのトランジスタ２、３からなる差動増幅器段を具える。トランジスタ２、３のコレクタはそれぞれコレクタ抵抗５、６を経て電源端子８に接続する。トランジスタ２、３の各コレクタはエミッタホロワトランジスタ９、１０のベースにそれぞれ接続し、これらのトランジスタ９、１０のコレクタは電源端子８に接続するとともにそれらのエミッタは出力端子１１、１２に接続する。各エミッタホロワトランジスタ９、１０のエミッタを差動増幅器段のトランジスタ２、３の一つのベースと接続して、トランジスタ２、３の一方のコレクタをエミッタホロワトランジスタ９、１０の各々を経て差動増幅器段の他方のトランジスタ３、２のベースにそれぞれ結合する。こうして正帰還を得る。第１発振周波数用の第１周波数決定素子を差動増幅器段のトランジスタ２、３のコレクタ間に接続し、この周波数決定素子はインダクタンス１３、キャパシタンス１４及び可同調素子を具える。この可同調素子は２つの逆直列接続キャパシタンスダイオード１５、１６を具え、その接続点１７が制御電圧端子１８に接続され、この制御電圧端子から逆バイアス電圧をキャパシタンスダイオード１５、１６に印加することができる。この場合には発振器を制御電圧端子１８を介して第１発振周波数に調整することができる。
【００１１】
エミッタホロワトランジスタ９、１０を給電するために、それらのエミッタは接地された電流源１９及び２０にそれぞれ接続する。
発振器１は、これをフェーズロックループ内に使用する場合に、電圧制御端子１８を介して電圧制御発振器として動作させることができる。
【００１２】
発振器１を第２発振周波数に切り換えるために、２つの逆直列接続キャパシタンスダイオード２３、２４を具える第２周波数決定素子を接続線２１、２２により第１周波数決定素子１３〜１６と並列に配置する。第２周波数決定素子２３、２４はそれぞれスイッチングダイオード２５、２６を経て接続線２１、２２に接続する。２つの可制御電流源２７、２８及び２９、３０を電源端子８と大地との間に、スイッチングダイオード２５、２６の各々と直列に配置する。これは、これらの電流源の一つをその一端により、接続線２１と第１スイッチングダイオード２５との接続点、接続線２２と第２スイッチングダイオード２６との接続点、第１スイッチングダイオード２５と第２周波数決定素子の第１キャパシタンスダイオード２３との接続点及び第２スイッチングダイオード２６と第２周波数決定素子の第２キャパシタンスダイオード２４との接続点の一つに接続するとともに、電流源２７〜３０の他端を電源端子８又は大地に接続することにより実現される。このようにすると、第１スイッチングダイオード２５は可制御電流源２７及び２８により附勢され、第２スイッチングダイオード２６は可制御電流源２９及び３０により附勢される。可制御電流源２７〜３０の切り換え、即ちスイッチオン及びスイッチオフにより、直流電流をスイッチングダイオード２５、２６に印加し、この電流によりこれらのダイオードを導通させることができ、また可制御電流源２７〜３０を無電流にしてスイッチングダイオード２５、２６も阻止させることができる。前者の場合には、第２周波数決定素子２３、２４が第１周波数決定素子１３〜１６に並列に接続され、且つ後者の場合にはこの接続が遮断され、発振器が第１発振周波数で動作する。
【００１３】
２つの抵抗３１、３２の直列配置をキャパシタンスダイオード２３、２４の直列配置に並列に配置し、これらの抵抗の接続点３３を他の基準電圧端子３７に接続する。２つの抵抗３５及び３６を具える抵抗分圧器を基準電圧端子３７と大地との間に配置する。他の抵抗３８をキャパシタンスダイオード２３及び２４間の接続点と抵抗分圧器３５、３６の抵抗３５及び３６間の接続点からなるタップ４０との間に接続する。キャパシタンスダイオード２３、２４は抵抗分圧器３５、３６及び抵抗３１、３２、３８を経て逆方向バイアスされるとともに、この回路配置は電流源２７〜３０のスイッチオフ時にスイッチングダイオード２５、２６が確実に遮断されるように設計する。
【００１４】
可制御電流源２７〜３０は共通カレントミラー構成に相互接続するのが有利である。この目的のために、可制御電流源２７〜３０の各々は少なくとも一つの電流源トランジスタを具え、これらの電流源トランジスタの制御端子を図１に破線で示す動作接続４１及び４２に従って対に組み合わせる。特に、電源端子８に接続された電流源２７、２９及び大地に接続された電流源２８、３０をそれぞれ動作接続４１及び４２により、好ましくはこれらの電流源内に存在する電流源トランジスタの制御端子を直結することにより共通に制御する。電流制御回路４３は動作接続４１及び４２を共通に制御するカレントミラーを具えるものとするのが好ましい。電流制御回路４３内のこのカレントミラーの入力ブランチ又は一次ブランチをスイッチングトランジスタを介してスイッチオフしてこのブランチを選択的に無電流にすることができ、従って可制御電流源２７〜３０も動作接続４１、４２を介して無電流にすることができる。このスイッチングトランジスタが電流制御回路４３を示す回路ブロック内に記号的に示されている。
【００１５】
動作接続４１は発振器１を給電する電流源４にも接続する。従って、電流制御回路４３は第２周波数決定素子２３、２４の接続時に電流源４も可制御電流源２７及び２９と共通に切り換えることができる。この切り換えは、発振器１が第２（低）発振周波数に切り換えられる場合、即ちスイッチングダイオード２５、２６が導通するとき、電流源４により供給される供給電流をスイッチングダイオード２５、２６が遮断する動作状態と比較して増大するように行われる。電流源４の供給電流のこの増大は可制御電流源２７、２８の電流間の差と可制御電流源２９、３０の電流間の差の和に等しい。可制御電流源２７、２９が、可制御電流源２８、３０により搬送される電流に加えて、電流源４の供給電流の増大分の電流を供給する。これにより、第２周波数決定素子２３、２４の接続時にコレクタ抵抗５、６を流れる電流が変化しないで一定に維持されるため、発振器１の動作点、従って発振器１内のキャパシタンスダイオード１５、１６の動作点が一定に維持される。
【００１６】
電流制御回路４３は第１駆動段４４により制御され、本質的にはこれにより電流制御回路４３内のスイッチングトランジスタが駆動される。第１駆動段４４は特に差動増幅器を具え、その第１入力端子４５が制御信号端子４６に接続され、その第２入力端子４７が他の基準電圧端子６６と大地との間に配置された３つの抵抗４９、５０、５１を具える第２抵抗分圧器の第１タップ４８に接続される。この第２抵抗分圧器４９、５０、５１によりその第１タップ４８にしきい値が得られ、制御信号端子４６の制御信号はこの値で可制御電流源２７〜３０を切り換え、即ちこの制御信号がこのしきい値を越えるとき又はこのしきい値以下になるときに第２周波数決定素子２３、２４を接続又は切断する。図１では、制御信号は制御信号端子４６を基準電圧端子６６に接続する抵抗５２と制御信号端子６６を大地に接続する可変抵抗５３とからなる他の分圧器により制御信号端子４６に得られる。抵抗５３と大地との間の接続はスイッチング装置５９により遮断しうるようにするのが好ましい。特に、上述した全回路配置は半導体本体上に集積することができ、制御信号端子４６はこのように形成された集積回路配置の外部端子とするのが好ましい。この場合、可変抵抗５３は例えば制御トランジスタ又はポテンシオメータにより構成することができる。
【００１７】
しかし、本発明の回路配置では、第２周波数決定素子を制御信号端子４６を介して接続又は切断する際に第２周波数決定素子を発振器１の所望の第２発振周波数に同調させることもできる。この目的のために、第２駆動段５４を設け、その第１入力端子５５を制御信号端子４６に接続するととものその第２入力端子５６を第２抵抗分圧器４９〜５１の第２タップ５７に接続する。第２駆動段５４の出力端子５８を抵抗分圧器３５、３６の第２タップ４０に接続する。
【００１８】
第１タップ４８から得られる第１駆動段４４に対するしきい値と比較して、第２タップ５７の電圧で与えられる第２駆動段５４に対するしきい値は、この第２駆動段５４におけるしきい値で決まる第２駆動段５４の制御範囲を第１駆動段４４におけるしきい値が制限するように定める。第２駆動段５４も差動増幅器を具えるものとするのが好ましく、入力端子５５及び５６間の電圧の制御範囲（この制御範囲内ではこの電圧が出力端子５８に発生される信号と線形関係にある）を第２タップ５７におけるしきい値の選択により適当なレベルに定め、制御信号端子４６の制御信号が第１駆動段４４の第１入力端子４５においてしきい値に到達し、従ってこの制御範囲の上限値に到達時に第２周波数決定素子２３、２４を切り離すようにするのが好ましい。前記制御範囲内において、キャパシタンスダイオード２３、２４のキャパシタンスを変化させる調整電圧が第２タップ４０において第２周波数決定素子２３、２４のバイアス電圧に第２駆動段５４により重畳される。
【００１９】
図１に示す実施例では、コレクタ抵抗５、６、電流源２７及び２９、及びエミッタホロワトランジスタ９、１０のコレクタが説明を簡単にするため同一の電源端子８に接続されているが、所要の電圧に応じて、数個の電源端子を設けることができる。
【００２０】
フランスのビデオ信号伝送標準Ｌ及びＬ’間で切り換えるテレビジョンＩＦ−ＰＬＬ回路用に設計された本発明発振器の一実施例では、第１発振周波数は伝送標準Ｌに対する３８．９ＭＨｚの画像搬送波周波数の２倍であり、第２発振周波数は伝送標準Ｌ’に対する３３．９ＭＨｚの画像搬送波周波数の２倍である。発振器を伝送標準Ｌ’にセットするとき、スイッチング装置５９を閉じて第２周波数決定素子２３、２４を接続する。第２周波数決定素子が接続された発振器１に対し約１．２ＭＨｚの調整範囲を可変抵抗５３、第２駆動段５４及びキャパシタンスダイオード２３、２４のキャパシタンスの変化により達成することができる。更に、本発明発振器は動作温度及び動作電圧より高い動作状態において発振周波数の低い変化を示す。
【００２１】
発振器を上述したように制御電圧端子１８を介して調整するとき、調整特性の傾き、即ち制御電圧端子１８の逆バイアス電圧の変化に対する発振周波数変化の依存性が種々の発振周波数へのセット時に変化することが生ずる。この傾きの変化は異なる発振周波数ごとに周波数決定素子、好ましくはキャパシタンスダイオードの値が異なることに基づく。特に、上述の発振器をフェーズロックループに使用する場合には、異なる傾きが異なる発振周波数間における制御ループの制御動作の変化に影響を与える。
【００２２】
この現象は、第２周波数決定素子２３、２４の少なくとも一つの接続と共通にスイッチしうる利得を有する増幅器素子６０により除去することができる。前記利得を有する逆バイアス電圧を制御電圧端子１８に与える調整信号がこの増幅器素子６０を経て制御電圧端子１８に供給される。種々の発振周波数の各々に対し増幅器素子６０の利得が、調整特性が調整信号によるすべての可調整発振周波数への発振器１の調整に対し少なくともほぼ一致する傾きを有するように好適に調整される。従って、供給制御信号と発振周波数の変化との間の異なる傾きにより相違する”伝送比”が異なる利得により補正されるため、制御信号と発振周波数の変化との間に常にほぼ等しい特性が得られる。この場合、この発振器１を組み込むフェーズロックループはすべての可調整発振周波数において同一の制御動作をなす。
【００２３】
図１に示す実施例では、増幅器素子６０の出力端子６１が制御電圧端子１８に接続されている。増幅器素子６０の入力端子６２は制御信号を受信する。入力端子６２は端子６３にも接続され、この端子からこの制御信号を他の信号処理段へＡＦＣ信号として供給することができる。増幅器素子６０の利得はスイッチング入力端子６４を介して所望値に調整される。この目的のために、スイッチング入力端子６４は電流制御回路４３の出力端子６５に接続され、この接続は動作接続４１、４２と同様の機能を有し、増幅器素子６０が可制御電流源２７〜３０と同時に接続回路４３により制御即ち切り換えられる。
【００２４】
この実施例の変形例においては、増幅器素子６０の入力端子６２を制御電圧端子１８に接続し、その出力端子６１を端子６３に接続することができる。この場合には、制御信号が制御電圧端子１８からキャパシタンスダイオード１５、１６に逆バイアス電圧として直接供給されるとともに増幅器素子６０の入力端子６２に供給される。そして、切り換え可能な利得により予め決定され、逆バイアス電圧−発振周波数特性の傾きの相違を補償する増幅処理後に、制御信号がＡＦＣ信号として端子６３に到達する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明発振器の一実施例の回路図である。
【符号の説明】
１  発振器
２、３  トランジスタ（差動増幅器段）
４  電流源
５、６  コレクタ抵抗
８  電源端子
９、１０  エミッタホロワトランジスタ
１３〜１６  第１周波数決定素子
１５、１６  キャパシタンスダイオード
１８  制御電圧端子
１９、２０  電流源
２３、２４  キャパシタンスダイオード（第２周波数決定素子）
２５、２６  スイッチングダイオード
２７〜３０  可制御電流源
３１〜３６  分圧器
４１、４２  動作接続
４３  電流制御回路
４４  第１駆動段
４６  制御信号端子
５４  第２駆動段
５８  動作接続
【図１】
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