JPS58222602A - 電圧制御発振器 - 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】 〈発明の技術分野〉 この発明は、電圧制御発振器に関するものであり、さら
に詳しく言えば有利な方法で寄生容量による悪影響を補
償することのできる新規な電圧制御発振器に関するもの
である。これは発振器と外部基準発振信号との同規化に
使用するための対称位相制御特性を実現することができ
る。

〈従来技術〉 米国特許第４，０２０，５００号明細書中にはカラーテ
レビジョン受像機中のカラー基準発振器として広く使用
されている一般形式の同期発振器が示されている。この
発振器は非反転増幅器と、この非反転増幅器の出力と入
力とを接続するクリスタル・フィルタを経由する帰還回
路とを有している。フィルタの出力に結合された直角位
相シフト回路網は別の制御される増幅器（以下では制御
増幅器と称す）に位相シフトされた信号を供給する。位
相検波器は基準発振の受信カラー・バーストおよび非反
転増幅器からの信号に応答して、もし存在すればこれら
２つの入力間の所望の直角位相関係との差の大きさおよ
びずれの方向を表わす制御電圧を発生する。別の制御増
幅器は非反転増幅器の負荷に、上記の差が小さくなるよ
うに制御電圧によって決定される極性と大きさの位相シ
フトされた信号を供給する。

上述の米国特許第４　、０２０　、５００号明細書に示
されている回路を集積回路として構成すると、非反転増
幅器と位相シフトされた信号の制御増幅器とによって共
用される負荷に付帯して好ましくない位相シフトが生ず
る。これは共用される負荷に結合された複数のトランジ
スタの各コレクタ電極に現われる寄生容量の累積効果に
よるものである。それに対する適当な補償が無ければ、
このような位相シフトは発振器の自走周波数の最適同調
を得るだめの障害となり、同期化の目的で使用される位
相制御特性に対して好ましくない非対称性を導入するこ
とになる。米国特許第４・０９５・２５５号明細書中に
は、制御増幅器のコレクタ電極を共用負荷から分離して
上述の好ましくない位相シフトを小さくするための技術
が示されている。米国特許第４．２４９，７９９号明細
書中には、発振器の自走周波数の適正な同調を得ること
に関して、上述の好ましくない位相シフトによる悪影響
を充分に除去す、ることの出来る位相シフト補償技術が
示されている。

〈発明の目的〉 この発明は“、上述の米国特許第４，２４９，１９９号
明細書に示されている構成を改良したものであり、自走
周波数の適正な同調を得るに当って好ましくない影響を
取除くと同時、に制御発振器に対する対称な位相制御特
性を得ることの出来るものである。

この発明の図示の実施例によれば、前述の米国特許第４
，０２０，５００号明細書中に示されている一般的な形
式の発振器同期化装置中の直角位相シフト回路網の出力
は、その非反転増幅器から直接取出された信号とマトリ
ックスされ、各マトリックスされた信号の各々の位相の
中間位相をもった信号が生成される。このようにして生
成された信号は、位相補償制御電圧出力によって決定さ
れる形態で制御されて増幅される。比較器の入力信号間
における所望の直角位相関係との差の方向によって、増
幅が位相反転を伴って行なわれるか否かを決定する。ま
た上記差の大きさは増幅の程度を決定する。制御増幅器
は発振器の非反転増幅器の負荷抵抗器を共用している。

別の反転増幅器もまた上述のマトリックスによって生成
される信号に応答して、上記共用負荷抵抗器の両端間に
実質的に一定の大きさの位相反転された信号を発生する
。

マトリックスのパラメータおよび反転増幅器の利得は共
用負荷抵抗器に付帯する好ましくない位相シフトに関連
して選定され、それによって、（１）反転増幅器によっ
て共用負荷抵抗器の両端間に発生される信号と、非反転
増幅器によって共用負荷抵抗器の両端間に発生される信
号との組合せにょシ、非反転増幅器の入力に現われる信
号と実質的゛に同相の信号を生成し、また（２）制御増
幅器の出力の共用負荷抵抗器に関連してその両端間に生
ずる好ましくない位相シフトの影響は上述の組合せによ
る信号の位相と実質的に直角の位相となるようにされる
。

〈発明の概要〉 一例として、制御増幅器は、相互接続されたエミッタ電
極が共通電流源に接続された第１および第２のトランジ
スタを持っている。第１のトランジスタのベース電極は
上述のマトリックスによって形成される信号に応答し、
一方、第２のトランジスタのベース電極は予め定められ
たバイアス電位に維持されている。第１および第２の増
幅手段は第１および第２のトランジスタのコレクタ電極
にそれぞれ結合された信号入力を有し、これらの増幅手
段は位相比較器の制御電圧出力に従って差動利得制御を
受ける。

反転増幅器は一例として第３のトランジスタからなり、
そのベース−エミッタ電路は第１のトランジスタのベー
ス−エミッタ電路と並列に結合されており、コレクタ電
極は共用負、荷抵抗器に接続されている。このような形
式の反転増幅器の回路構成では（すなわち、制御増幅器
と電流源を共用している場合）、制御増幅器の動作の対
称性を維持するために、第４のトランジスタラ、雪のベ
ースーエミッタ電路を第２のトランジスタのベース−エ
ミッタ電路と並列に接続し、そ・のコレクタ電極を固定
電位の電源端子に接続して配置することが望ましい。

〈実施例の説明〉 図示のカラーテレビジョン受像機において、非反転増幅
器１０には、その出力と入力とを接続する帯域通過フィ
ルタを経由する充分な正帰還が与えられており、上記フ
ィルタの通過帯域内にある動作周波数で発振器として動
作する。

増幅器１０は、差動増幅器を構成するように配置された
１対のＮＰＮ　）ランジスタ１１と１３とを有し、各ト
ランジスタのエミッタ電極は相互に接続されている。差
動増幅器の入力トランジスタ１１のコレクタ電極は動作
電源の正端子＋Ｖｃｃに直接接続されており、一方差動
増幅器の出力トランジスタ１３のコレクタ電極は負荷抵
抗器１４を経て＋Ｖｃｃ端子に接続されている。トラン
ジスタ＋１と１３の相互に接続されたエミッタ電極はＮ
ＰＮ電流源トランジスタ１５のコレクターエミッタ電路
とそれと直列接続されたエミッタ抵抗器１６とを経て動
作電位源の負端子（例えばアース）に帰路している。

信号は増幅器の入力端子工からＮＰＮエミッタ・ホロワ
・トランジスタのベース−エミッタ電画を経て入力トラ
ンジスタ１１のベース電極に供給される。信号は出力ト
ランジスタ１３のコレクタ（端子Ｓ）から１対のＮＰＮ
エミッタ・ホロワ、トランジスタ３１およδ３３のベー
ス−エミッタ電路を経て増幅器の出力端子Ｏに供給され
る。トランジスタ３１と３３とは、トランジスタ３１の
エミッタ電極をトランジスタ３３のベース電極に接続す
る抵抗器３２によって相互に接続されている。トランジ
スタ３３のエミッタ電極は抵抗器３４を介してアースに
帰路している。エミッタ・ホロワ・トランジスタ２１゜
３１．３３のコレクタ電極は各々＋ＶＣＣ電源端子に直
接接続されている。

出力トランジスタ１３のベース電極のバイアｘｌｄ、コ
レクタ電極が直接＋Ｖｃｃ電源端子に接続され、ベース
電極が抵抗器２６を経てバイアス電源の正端子（＋５．
２Ｖ）に接続され、エミッタ電極が出力トランジスタ！
３のベース電極に直接接続されだＮ　ＰＮエミッタ・ホ
ロワ・トランジスタ２５によって与えられる。エミッタ
・ホロワ・トランジスタ２５によって引出される静止電
流は、コレクタ電極がトランジスタ２５のエミッタ電極
に直接供給され、エミッタ電極が抵抗器２日を介してア
ースに帰路しているＮＰＮ電流源トランジ刻夕２７によ
って決定される。

増幅器の入力においてエミッタ・ポロヮ、トランジスタ
２１によって引出される静止電流も同様に、コレクタ電
極がトランジスタ２Ｉのエミッタ電極に直接接続され、
エミッタ電極が抵抗器２４を経てアースに帰路している
ＮＰＮ電流源トランジスタ２３によって決定される。抵
抗器２２はトランジスタ２■のベース電極を＋５．２ｖ
のバイアス電源端子に結合している。電流源トランジス
タ＋５．２３および２７のベース電極はそれぞれ別のバ
イアス電源の正端子（＋１，２Ｖ）に直接接続されてい
る。

増幅器の出力端子Ｏは、圧電クリスタル３５、固定キャ
パシタ３６および抵抗器３日の直列接続を経て増幅器の
入力端子■に接続されてぃ）。−例として、クリスタル
３５は、カラーテレビジョン受像機が応答するカラーテ
レビジョン信号のカラー　副搬送°波周波数（例えば３
．５７９５４５ＭＨｚ　）に極く接近しているが、それ
よりも僅かに低い周波数で直列共振を呈するようにカッ
トされている。従って、クリスタル３５はカラー副搬送
波周波数で誘導性を呈する。固定キャパシタ３６の値は
、クリスタル３５とキャパシタ３６との直列回路が名目
上カラー副搬送波周波数で直列共振を呈するように選定
されている。そしてその直列共振回路のＱは帰還路の帯
域通過フィルタ特性に適当な帯域幅（例えば１ｏｏＯＨ
ｚ）を与えるだめの直列抵抗器３日の値によって決定さ
れる。入力端チェとアースとの間に接続されたキャパシ
タ３９は抵抗器３日と協同して、所望の動作周波数の高
調波を大幅に減衰させ、発振がこのような高い周波数に
固定されるのを防止する。クリスタル３５とキャパシタ
３６とによって与えられる帯域通過特性は、カラー副搬
送波周波数の極く近くにおいて発、振を維持するのに必
要な大きさの正帰還を与える。しか、しながら、クリス
タル３５およびキャパシタ３６に関連する実際上の公差
があるために、自走動作周波数をカラー副搬送波周波数
に正確に且つ確実に一致させることは出来ない。以下に
説明するように、図示の装置は自走動作周波数を所望の
正確な周波数に調整するだめの別の装置を含んでいる。

上述の発振器を入力カラーテレビジョン信号のカラー副
搬送波基準と周波数および位相の両方で同期化するため
に、図示の装置は位相比較器５４をもっている。位相比
較器５４の局部入力は入力トランジスタ１■のペース電
極における端子Ｐから供給される発振信号である。クロ
ミナンス増幅器５０は端子Ｃに現われる入力信号のクロ
ミナンス成分に応答する。このクロミナンス成分はカラ
ー副搬送波周波数および基準位相をもった発振の周期的
同期バーストを含んでいる。クロミナンス増幅器５゜の
出力はバースト分離器５２に供給され、バースト分離器
５２は分離されたカラー同期バーストを位相比較器５４
の他の入力に供給する。

位相比較器５４は、比較器の各入力信号間に存在する直
角位相差からのずれの大きさと方向を表わす大きさと極
性をもった制御出力電圧を発生するように動作する。−
例として位相比較器５４は、各出力端子ＣＶとｃｖ’に
相補制御電圧を発生する！ツシュープル出力を発生する
形式のものである。これらの制御電圧は非反転増幅器１
０と負荷抵抗器１４を共用する位相シフトされた信号増
幅器の動作を制御するために使用される。

位相シフトされた信号は位相シ２り（４０，４２゜４り
の出力端子Ｐから取出される。位相シフタは増幅器の入
力端チェと位相シフタの出力端子Ｐとの間に接続された
インダクタ４０と、端子Ｐとアースとの間に接続された
抵抗器４２とキャパシタ４１との直列回路とからなって
いる。位相シフタを構成する各素子の値は、端子Ｉから
供給される発振に対してカラー副搬送波周波数で実質的
に９０°に等しい遅れ位相シフトを与えるように選ばれ
ている。

位相シフタの出力端子Ｐに現われる位相シフトされた発
振信号はＮＰＮエミッタ・ホロワ・トランジスタ４３の
ベース−エミッタ電路を経て÷トリックスノ入力端子Ｅ
に供給される。トランジスタ４３のコレクタ電極は直接
＋Ｖｃｃ端子に接続されておシ、ペース電極は直接端子
Ｐに接続され、エミッタ電極は直接端子Ｅに接続されて
いる。トランジスタ４３によって引出される静止電流は
、コレクタ電極が直接端子Ｅに接続され、ペース電極が
直接刊、２Ｖのバイアス電源端子に接続され、エミッタ
電極が抵抗器４６を介してアースに接続されたＮＰＮ電
流源トランジスタ４５によって決定される。

比較器５４の制御出力に応答する制御増幅器は差動増幅
器として配置された１対のＮＰＮ）ランジスタロ１およ
び６２を含んでいる。トランジスタ６１゜６２の相互に
接続されたエミッタ電極はＮＰＮ電流源トランジスタ６
３のコレクターエミッタ電路とそのエミッタ抵抗器６４
との直列回路を経てアースに帰路している。トランジス
タ６３のペース電極は直接＋１．２ｖのバイアス電源端
子に接続されている。

端子Ｅからの位相シフトされた信号はマトリックス抵抗
器５６を経てトランジスタ６Ｉのペース電極に供給され
る。非反転増幅器１ｏの入力における端子Ｆからの信号
もまたマトリックス抵抗器５日を経てトランジスタ６１
のベース電極に供給される。バイアスはトランジスタ１
３のベースにおける端子Ｇからトランジスタ６２のベー
ス電極に供給される。。

トランジスタ６１のコレクタ電極は、該トランジスタ６
１のベース電極に現われるマトリックス、された信号の
反転゛された形式のものをＮＰＮ　）ランジスタロ５お
よび６６の相互に接続されたエミッタ電極に直接供給す
る。トランジスタ６２のコレクタ電極は、該トランジス
タ６２のベース電極に現われるマトリックスされた信号
の非反転形式のものをＮＰＮトランリンタロ７および６
８の相互に接続されたエミッタ電極に直接供給する。位
相比較器５４の出力端子ＣＶに現われる制御電圧出力は
トランジスタ６５および６フのベース電極に供給され、
端子ｃｖ’に現われる相補的に変化する制御電圧、出力
はトランジスタ６６および６日のベース電極に供給され
る。

トランジスタ６６および６７のコレクタ電極は直接＋Ｖ
ＣＣ電源端子に接続されており、一方、トランジスタ６
５および６８のコレクタ電極はトランジスタ１３のコレ
クタ電極に直接接続されていて共用負荷抵抗器１４の両
端間に出力を発生させる。また負荷抵抗Ｒ’ｊ　Ｉ　４
の両端間には別のＮＰＮトランジスタ７０の出力も発生
する。このＮＰＮ　トランジスタ７０のベース−エミッ
タ電路は差動増幅器トランジスタ６１のベース−エミッ
タ電路と直接並列接続されており、コレクタ電極は直接
端子Ｓに接続されている。

差動増幅器トランジスタ６２のベース−エミッタ電路は
、コレクタ電極が直接＋Ｖｃｃ電源端子に接続された別
のＮＰＮ　）ランジスタフ２のベース−エミッタ電路と
直接並列接続されている。

動作を説明すると、カラー信号が受信されたとき、受信
した同期バーストと端子Ｆからの発振信号との間の位相
差が所望の直角関係から一方の方向にずれていると、端
子ＣＶおよびｃｖ’における制御電圧を一方の方向に不
平衡化し、トランジスタ６５および６７のベース電極に
おける電位を引上げ、トランジスタ６６および６日のベ
ース電極における電位を低下させる。このような状況の
もとでは、トランジスタ６５が伝送する制御増幅器の入
力の反転されだ信号の大きさはトランジスタ６日が伝送
するその非反転形式の信号の大きさよＪ１大きくなる。

逆に所望の直角位相関係から逆の方向にずれると、制御
電圧を反転方向に不平衡化し、それによってトランジス
タ６８が伝送する非反転形式の信号の大きさはトランジ
スタ６５が伝送する反転された。形式の信号の大き“さ
よりも大きくなる。いずれの場合も、その結果として発
振器ループに注入される位相シフトされた信号は、所望
の同期化が得られるように、比較器の入力信号間の所望
の直角位相差からのずれを小さくするのに必要な所定の
方向に発振器の周波数を変化させる。

非反転増幅器ＩＯと位相シフトされた信号の制御増幅器
が負荷抵抗器里４を共用しているため、複数のコレクタ
電極がそれに直接接続される。このため、負荷抵抗器１
４には各コレクタに付帯する寄生容量が実効的に並列接
続されるととＫなる。それによって同調範囲および／″
ｉｉだは位相制御の非対称性に関する問題を導入するの
に充分な大きさの好ましくない位相の遅れが生ずる。こ
のだめ、最適の性能を必要とするならば、上記の非対称
に関する問題を補償する必要がある。

端子ＥとＦからの信号をマトリックスして制御増幅器用
の信号入力を生成する。のは、上記の問題を解決するこ
の発明の補償方法の一部をなすものである。マトリック
ス用の抵抗器５６と５８の抵抗値の比は、マトリックス
によって得られた信号が端子Ｅにおける直角移相信号の
位相に対して位相が進む方向にシフトされるように選定
されている。

進相方向の位相シフトの大きさは非反転増幅器１０の負
荷回路に付帯する遅れ位相の大きさと実質的に整合して
いる。さらに反転増幅器フ０によって共用負荷に注入さ
れるマトリックスによって生成された反転された信号の
大きさは、この注入された信号と、非反転増幅器の出力
トランジスタＩ３によって共用負荷に伝送される信号成
分のベクトル和が、上記非反転増幅器の入力トランジス
タ１１のベースに現われる信号の位相と実質的に同相の
信号を生成するように選定されている。

上述のように、反転増幅器７０から補償用信号を注入す
ることによって、非反転増幅器１０の負荷回路に付帯す
る位相遅れは発振器の自走動作に実質的に影響を与えな
いようになる。しかしながら、同期ループの位相制御作
用の対称性について蛯、制御増幅器の出力の共用負荷に
関係する位相遅れによる影響をさらに補償する必要があ
る。このような補償はマ゛トリックス（５６，５Ｂ）　
　によって制御増幅器の入力に進み位相を導入すること
によって行なわれる。この進み位相の導入と共用負荷に
関連する遅れ位相の総合効果により、制御増幅器から注
入された成分は、トランジスタ７０および１３によって
与えられる連続的な合成信号に対して、同期化に必要と
される調整に適した遅れ直角関係あるいは進み直角関係
のいずれかを持つようになシ、それによって制御の対称
性が保証される。

図示されている特定の回路例では、反転増幅器用トラン
ジスタ７０は、トランジスタ６１と６２とによって構成
された差動増幅器と電流源トランジスタ６３を共用して
いる。共通の電流源をさらに共用するトランジスタ７２
（構造的にトランジスタ７０と整合していることが望ま
しい）を設け、そのベースをトランジスタ６２０ベース
に接続して上記トランジスタ７０によって取出される電
流の変化と相補的な関係でその電流を変化させることに
より、上記のような電流源の共用の存在の下で差動増幅
器の動作の対称性が維持される。トランジスタ７ｏのエ
ミッタの寸法を適当に選択することによって（それと適
当に整合したトランジスタ７２を使用する）、トランジ
スタ７０によって注入される補償信号の大きさを容易に
適当な大きさとすることができる。

前述のように、図示の形式の装置において、カラー基準
発振器の自走周波数を容易に調整することができ、所望
のカラー副搬送波周波数に正確に設定できることが望ま
しい。このような調整を容易に行なうことのできる周知
の技術として、例えば前述の米国特許第４，０２０，５
００号明細書に示されている発振器の帰還フ゛イルタ中
に可変キャパシタ　　　□を使用する方法がある。

しかしながら、図示されている本願発明の実施例では、
１９８２年５月２８日付で「自走周波数のＤＣ制却を備
えた発振器の同期化装置（ＯｓｃｉｌｌａｔｏｒＳｙｎ
ｃｈｒｏｎｉｚｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｎｇ　ＤＣＣｏｎ　−ｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｆｒｅ
ｅ−Ｒｕｎｎｉｎｇ　Ｆγｅ％ｕｅｎＱｙ）Ｊという名
称で出願された米国特許出願筒３８３　、３０３号明細
書に示されている別の技術が使用される。端子Ｅからの
位相シフトされた信号は別の制御増幅器４７．に信号入
力として供給され、その出力は発振器の出カニミッタ・
ホロワ・トランジスタ３３０ベース電極に接続された端
子Ａに供給される。＋Ｖｃｃ電源端子とアースとの間に
接続されたポテンショメータ４８の可動タッグからの可
調整ＤＣ電圧は増幅器４７の制御入力端子ＦＲに供給さ
れる。増幅器４７はポテンショメータ４日の平衡設定位
置からのタップ位置のずれの大きさと方向に依存する大
きさと方向をもった位相シフトされた信号を発振器のル
ープに注入する。注入される信号成分は、平衡位置の自
走周波数から高くなる方向への調整が望まれるときには
進み成分であり、平衡位置の自走周波数から低くなる方
向への調整が望まれるときには直角成分である。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例による電圧制御形式のカラー基準
発振器を備えたカラー・テレビジョン受像機の一部を、
概略的な回路図とブロック図の形で示す図である。 １０・・・非反転増幅器、１４・・・負荷抵抗器、５４
・・・位相比較器、ツ０・・・反転増幅器、６１．６２
・・・トランジスタ（制御増幅器）。 特許出願人　　　　アールシーニー　コーポレーション
化　理　人　　　清　　水　　　　哲　　　ほか２名第
１頁の続き ０発　明　者　ジャック・クラフト アメリカ合衆国ニュージャージ 州０８８０７ブリツジウオータ・ベ ンチュラ・ドライブ２５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　入力端子と、両端間に出力が発生する負荷抵
   抗器と、該負荷抵抗器に結合された出力端子とを有する
   非反転゛信号増幅器と、 上記非反転信号増幅器の出力端子と入力端子との間に結
   合された帯域通過フィルタと、上記非反転増幅器からの
   信号を受信するように結合された入力端子と、出力端子
   とを有する位相シックと、 上記非反転増幅器からの信号を受信するように結合され
   た第１の入力端子と、基準発振信号を受信するように結
   合された第２の入力端子とを有し、上記入力端子に現わ
   れる各信号間に直角位相関係からのずれがあれば、その
   ずれの大きさと方向を表わす振幅と極性とをもった制御
   電圧を発生する位相比較器と、 上記位相シフタの出力端子に現われる第１の信号と、上
   記非反転増幅器から直接取出される第２の信号とをマト
   リックスし、上記第１の信号の位相と第２の信号の位相
   の中間の位相を示す合成信号を生成するマトリックス手
   段と、 上記マトリックス手段によって生成された上記合成信号
   に応答して、上記負荷抵抗器の両端間に実質的に一定の
   大きさの上記合成信号の位相反転された形式のものを発
   生する反転増幅器と、上記マトリックス手段によって生
   成された上記合成信号および上記制御電圧に応−答して
   上記抵抗器の両端間にその出力を発生する制御増幅手段
   とからなり、 上記制御増幅手段は、上記位相比較器の入力端子に現わ
   れる各信号間に一方の方向のずれが生じたときは上記合
   成信号を反転増幅し、上記位相比較器の入力端子に現わ
   れる各信号間に反対方向のずれが生じたときは上記合成
   信号を反転なしに増幅し、該増幅手段の上記合成信号を
   増幅する増幅率は上記直角位相関係からのずれの大きさ
   に依存するものである、電圧制御発振器。