(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部入力信号と発振出力の位相差信号に基いて発振信号の位相可変を行なうことにより前記外部入力信号の周波数変化に対して周波数追従を行なう固体発振子を用いた発振回路において、前記位相可変を行なう回路が、
前記発振信号を略４５°の位相差をもつ第１、第２信号に成す手段と、
第１信号から第２信号をベクトル的に減算した第３信号を形成する手段と、
第２信号を反転した第４信号を形成する手段と、
前記位相差信号のレベルに基づいて第２信号と第３信号の合成信号と、第３信号と第４信号の合成信号のいずれかを出力する合成出力手段と、
から成ることを特徴とする発振回路。
【請求項２】
外部入力信号と発振出力の位相差信号に基づいて発振信号の位相可変を行なうことにより前記外部入力信号の周波数変化に対して周波数追従を行なう固体発振子を用いた発振回路において、
前記位相可変を行なうため、発振信号を略４５°の位相差をもつ第１、第２信号に成し、
第１電流源にエミッタが接続された第１、第２トランジスタのうち第２トランジスタのコレクタに第２信号の反転が生じるように接続するとともに、このコレクタを差動対を成す第３、第４トランジスタのエミッタに接続し、
第２電流源にエミッタが接続された第５、第６トランジスタのうち第５トランジスタのベースに第２信号、第６トランジスタのベースに第１信号を印加して第５トランジスタのコレクタに第１信号から第２信号をベクトル的に減算した信号を出力させるとともに、このコレクタを差動対を成す第７、第８トランジスタのエミッタに接続し、
第３電流源にエミッタが接続された第９、第１０トランジスタのうち第９トランジスタのベースに第１信号、第１０トランジスタのベースに第２信号を印加して第１０トランジスタのコレクタに第１信号から第２信号をベクトル的に減算した信号を出力させると共に、このコレクタを差動対を成す第１１、第１２トランジスタのエミッタに接続し、
第４電流源にエミッタが接続された第１３、第１４トランジスタの第１４トランジスタのコレクタに第２信号を出力させ、このコレクタを差動対を成す第１５、第１６トランジスタのエミッタに接続し、
前記第３、第８、第１６トランジスタのベースに前記位相差信号を入力し、第７、第１２、第１５トランジスタのベースに一定バイアス電圧を与え、
前記第４、第８、第１２、第１６トランジスタのコレクタを共通に抵抗を介して電源ラインに接続して合成出力を得るようにし、更に、上記位相差信号が所定電圧より高いか低いかによって第１、第２電流源をＯＮ、第３、第４電流源をＯＦＦにするモードと第１、第２電流源をＯＦＦ、第３、第４電流源をＯＮにするモードを有するようにしたことを特徴とする発振回路。
【請求項３】
固体発振子が水晶発振子であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発振回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水晶発振子等の固体発振子を用いた発振回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水晶発振子を用いた発振回路では、発振信号と外部入力信号との位相差に基づいて発振信号の位相可変を行なうことにより外部信号の周波数変化に対して周波数追従を行なわせる。これによって、発振回路のフリーラン周波数を特定の周波数にコントロールすることができる。そして、従来の発振回路における位相可変回路の位相可変範囲は±４５゜、即ち０〜９０゜の可変範囲をもつものが使用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来回路では、可変範囲が比較的狭いため水晶発振子のバラツキによるフリーラン周波数のずれが大きいと、上記外部信号との周波数差が大きくなって、追従制御が実質的にできないという問題が生じる。そのため、従来回路では予めフリーラン周波数を調整しておくことが必要になる。しかしながら、このような調整は製造コストの増大を招くので、出来れば避けたいところである。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、周波数の可変を広い範囲で行なえるようにした固体発振子を用いた発振回路を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため発明では、外部入力信号と発振出力の位相差信号に基いて発振信号の位相可変を行なうことにより前記外部入力信号の周波数変化に対して周波数追従を行なう固体発振子を用いた発振回路において、前記位相可変を行なう回路が、前記発振信号を略４５°の位相差をもつ第１、第２信号に成す手段と、第１信号から第２信号をベクトル的に減算した第３信号を形成する手段と、第２信号を反転した第４信号を形成する手段と、前記位相差信号のレベルに基づいて第２信号と第３信号の合成信号と、第３信号と第４信号の合成信号のいずれかを出力する合成出力手段とから成ることを特徴とする。
【０００６】
このような構成においては、第２信号を０゜とすると、第３信号は９０゜の位置に生じる。そして第２信号と第３信号の合成出力は０゜〜９０゜の間に生じ、第３信号と第４信号の合成出力は９０゜〜１８０゜の範囲に生じる。従って、発振信号と外部信号との位相差を表わす信号は可変制御信号のレベルの変化に伴って発振信号の位相は０゜〜 １８０゜の範囲で変化することになる。
【０００７】
前記位相可変回路を、次のように構成してもよい。即ち、図２に示すように、発振信号を略４５°の位相差をもつ第１、第２信号に成し、
第１電流源（Ｑ２）にエミッタが接続された第１、第２トランジスタ（Ｑ３）（Ｑ４）のうち第２トランジスタ（Ｑ４）のコレクタに第２信号の反転が生じるように接続するとともに、このコレクタを差動対を成す第３、第４トランジス（Ｑ８）（Ｑ９）のエミッタに接続し、
第２電流源（Ｑ５）にエミッタが接続された第５、第６トランジスタ（Ｑ６）（Ｑ７）のうち第５トランジスタ（Ｑ６）のベースに第２信号、第６トランジスタ（Ｑ７）のベースに第１信号を印加して第５トランジスタ（Ｑ６）のコレクタに第１信号から第２信号をベクトル的に減算した信号を出力させるとともに、このコレクタを差動対を成す第７、第８トランジスタ（Ｑ１０）（Ｑ１１）のエミッタに接続し、
第３電流源（Ｑ１２）にエミッタが接続された第９、第１０トランジスタ（Ｑ１３）（Ｑ１４）のうち第９トランジスタ（Ｑ１３）のベースに第１信号、第１０トランジスタ（Ｑ１４）のベースに第２信号を印加して第１０トランジスタ（Ｑ１４）のコレクタに第１信号から第２信号をベクトル的に減算した信号を出力させると共に、このコレクタを差動対を成す第１１、第１２トランジスタ（Ｑ１８）（Ｑ１９）のエミッタに接続し、
第４電流源（Ｑ１５）にエミッタが接続された第１３、第１４トランジスタ（Ｑ１６）（Ｑ１７）の第１４トランジスタ（Ｑ１７）のコレクタに第２信号を出力させ、このコレクタを差動対を成す第１５、第１６トランジスタ（Ｑ２０）（Ｑ２１）のエミッタに接続し、
前記第３、第８、第１１、第１６トランジスタ（Ｑ８）（Ｑ１１）（Ｑ１８）（Ｑ２１）のベースに前記位相差信号を入力し、第４、第７、第１２、第１５トランジスタ（Ｑ９）（Ｑ１０）（Ｑ１９）（Ｑ２０）のベースに一定バイアス電圧を与え、
前記第４、第８、第１２、第１６トランジスタ（Ｑ９）（Ｑ１１）（Ｑ１９）（Ｑ２１）のコレクタを共通に抵抗を介して電源ラインに接続して合成出力を得るようにし、
更に、上記位相差信号が所定電圧より高いか低いかによって第１、第２電流源（Ｑ２）（Ｑ５）をＯＮ、第３、第４電流源（Ｑ１２）（Ｑ１５）をＯＦＦにするモードと第１、第２電流源（Ｑ２）（Ｑ５）をＯＦＦ、第３、第４電流源（Ｑ１２）（Ｑ１５）をＯＮにするモードをもたせる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本実施形態の概略を示すブロック図であり、１は水晶発振子、２は結合コンデンサ、３は位相可変回路、４は移相回路である。５は位相可変回路３を通った発振信号と外部入力信号との位相比較を行なう位相検波器であり、その出力（位相差信号）によって位相可変回路３における位相可変動作がなされる。位相可変された発振信号は水晶発振子１へフィードバックされる。
【０００９】
この図１の構成によって発振出力（ＯＵＴ）は外部入力信号の周波数に追従した周波数となる。本実施形態において、位相可変回路３は以下説明するように０゜〜１８０゜の範囲の可変能力を持つように構成されている。図２は前記位相可変回路３の具体的構成を示している。同図において、６は水晶発振子１からの発振信号が与えられる端子であり、この端子６はバッファ用のトランジスタＱ１のベースに接続されている。
【００１０】
トランジスタＱ１のコレクタは電源電圧Ｖｃｃに接続され、エミッタは定電流源７に接続されている。８は第１の位相可変回路であり、９は第２の位相可変回路である。これらの２つの位相可変回路は同一の構成となっており、後述するように一方が動作するとき他方は不作動となる。ただし、或る特定のところ（作動・不作動の境界部分）で両方が同時に動作状態となる。
【００１１】
まず、第１の位相可変回路８の構成から説明する。トランジスタＱ２と抵抗Ｒ３は電流源を形成しており、同様にトランジスタＱ５と抵抗Ｒ４も電流源を形成している。トランジスタＱ２のコレクタは差動対を成すトランジスタＱ３とＱ４のエミッタに接続されている。同様にトランジスタＱ５のコレクタは差動対を成すトランジスタＱ６，Ｑ７のエミッタに接続されている。トランジスタＱ３のベースは直流電源１０に接続され、トランジスタＱ７のベースはバッファを成すトランジスタＱ１のエミッタに直接接続されている。
【００１２】
一方、トランジスタＱ４とＱ６のベースは位相シフト回路１１に接続されている。この位相シフト回路１１はトランジスタＱ１のエミッタへ伝送された発振信号を４５゜シフトするものである。ここで、位相シフトを受けない発振信号をａとし、位相シフトを受けた発振信号をｂとする。トランジスタＱ７のコレクタはトランジスタＱ３と同様に直流電源電圧Ｖｃｃに接続されている。
【００１３】
トランジスタＱ４のコレクタは差動対を成すトランジスタＱ８とＱ９のエミッタに接続され、同様にトランジスタＱ６のコレクタは差動対を成すトランジスタＱ１０とＱ１１のエミッタに接続されている。トランジスタＱ８とＱ１１のベースは端子１２に接続されている。この端子１２には図１の位相検波器５からの制御信号が入力される。トランジスタＱ９とＱ１０のベースは抵抗Ｒ２を介して直流電源１３に接続されている。
【００１４】
前記トランジスタＱ８とＱ１１のベースも抵抗Ｒ２を介して直流電源１３に接続されている。トランジスタＱ８とＱ１０のコレクタは抵抗Ｒ５に接続され、トランジスタＱ９とＱ１１のコレクタは抵抗Ｒ６に接続されている。抵抗Ｒ５とＲ６の他端はいずれも直流電源Ｖｃｃに接続されている。次に、第２の位相可変回路９は前述の第１の位相可変回路と同様な回路構成になっているので、詳細な説明を省略する。
【００１５】
この第２の位相可変回路９において、トランジスタＱ１７のベースは直流電源１４に接続されている。直流電源１４と直流電源１０は同一の電圧に設定されている。トランジスタＱ１３のベースはトランジスタＱ１のエミッタに直結され、トランジスタＱ１４とＱ１６のベースは位相シフト回路１１に接続されている。また、トランジスタＱ１８とＱ２０のコレクタは抵抗Ｒ５に接続され、トランジスタＱ１９とＱ２１のコレクタは抵抗Ｒ６に接続されている。トランジスタＱ１８とＱ２１のベースは端子１２に接続され、トランジスタＱ１９とＱ２０のベースは直流電源１３に接続されている。
【００１６】
抵抗Ｒ６に生じる出力電圧はバッファ用のトランジスタＱ３０を通して出力端子１４へ導出される。この出力端子１４は図１に示す位相回路４に接続される。抵抗Ｒ２，Ｒ２の各々一端はバッファ用トランジスタＱ２２，Ｑ２３を通して差動回路１５へ接続されている。
【００１７】
差動回路１５はＰＮＰ型トランジスタＱ２４，Ｑ２５と定電流源１６とから成っている。トランジスタＱ２４，Ｑ２５のコレクタにはダイオード接続のトランジスタＱ２６，Ｑ２７が接続されているが、これらのトランジスタＱ２６，Ｑ２７はカレントミラー回路の入力側トランジスタとして機能する。
【００１８】
即ち、トランジスタＱ２６はトタンジスタＱ２，Ｑ５と共にカレントミラー回路を構成し、トランジスタＱ２，Ｑ５をドライブする。同様にトランジスタＱ２７はトランジスタＱ１２，Ｑ１５と共にカレントミラー回路を構成しトランジスタＱ１２，Ｑ１５をドライブする。
【００１９】
次に、図２の回路の動作を説明する。まず、端子１２に与えられた制御電圧Ｖが直流電源１３の電圧Ｅよりも低い場合を考える。この場合は、トランジスタＱ２３のエミッタ電流が定電流源１８の電流を全てまかなうので、トランジスタＱ２５がＯＦＦとなる。一方、トランジスタＱ２２のエミッタ電流は定電流源１７の電流より少なく、トランジスタＱ２４にベース電流が流れトランジスタＱ２４はＯＮとなる。
【００２０】
このため、トランジスタＱ２，Ｑ５がＯＮ、トランジスタＱ１２，Ｑ１５がＯＦＦとなる。従って、第２の位相可変回路９は不作動で、第１の位相可変回路８がＯＮとなる。さて、第１の位相可変回路８において、トランジスタＱ４のコレクタには−ｂが現われ、トランジスタＱ６のコレクタにはａ−ｂが現われる。
【００２１】
ここで、ａ−ｂは図３に示すベクトル図において、ｃに相当する。このｃはトランジスタＱ１１を通ってそのコレクタ側に出力される。一方、トランジスタＱ４のコレクタの−ｂはトランジスタＱ９を通って、そのトランジスタＱ９のコレクタ側に出力される。その結果、−ｂとｃの合成出力が出力端子に現われる。この合成出力は図３でいえば９０゜〜１８０゜の範囲内にある。換言すれば、９０゜〜１８０゜の範囲で位相変化可能である。
【００２２】
次に、上述のＶがＥより高い時、第１の位相可変回路８が不作動で、第２の位相可変回路９が作動状態となる。このとき、トランジスタＱ１４の出力に現われるａ−ｂ（＝ｃ）がトランジスタＱ１９を通して導出され、またトランジスタＱ１７のコレクタに現われたｂがトランジスタＱ２１を通して導出されるため出力はｂとｃの合成となる。これは、図３でいえば０゜〜９０゜の範囲となる。次にＶ＝Ｅのとき、第１、第２の位相可変回路８、９が同時にＯＮとなるが、そのときの出力は２ｃとなり、位相は９０゜の位置である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明によれば発振回路の可変範囲が実質的に０〜１８０゜の範囲となり、従来の２倍の可変範囲がとれることになる。そのため、外部入力信号の周波数変化に対する発振周波数の追従範囲が広がる。よって、水晶発振子のバラツキによるフリーラン周波数のずれがあっても、それを無視できるようになり、発振回路の無調整化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態を示すブロック回路図。
【図２】その位相可変回路の回路図。
【図３】その信号ベクトル図。
【符号の説明】
１  水晶発振子
３  位相可変回路
５  位相検波器
【図１】
0003821502.tif 000002
【図２】
0003821502.tif 000003
【図３】
0003821502.tif 000004