JPS5849044B2 - デンアツセイギヨガタマルチバイブレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電圧制御型マルチバイブレーク、特に出力周波
数が制御電圧の線型関数である電圧制御型マルチバイブ
レークに関するものである。

第１図は従来の電圧制御型マルチバイブレークを示すも
ので、マルチバイブレークの基本的スイッチングトラン
ジスタ（以下単にトランジスタと称す）対は１及び２の
各トランジスタであるが、このトランジスタ１がオンし
ている場合、トランジスタ１のエミツタ電流は制御電圧
に応じて変化する電流源１１及び１３の合計の２■なる
値である。

そして、第１図の電圧制御型マルチバイブレークに於い
て出力周波数は第１近似では、で示されている。

ここにＩＴはマルチバイブレークの全電流を表わすもの
である。

尚、第１図の回路のマルチバイブレークについては特開
昭４７−１０２６６号公報「電圧制御マルチバイブレー
ク」に記載されているので、一般的動作原理については
省略する。

しかしながら、出力周波数のより正確な値は次の如く与
えられる。

即ち、第１図に於いてトランジスタ１のペースエミツタ
電圧■ＢＥ１はトランジスタ１が導通して２■なるエミ
ツク電流を流している時（これをＶＢＥｔ ＊＊（２Ｉ
）と称す）と、遮断状態から極くわずかの電流が流れて
導通しはじめる時（これをＶＢＥＩ（Ｉ：０）とでは大
きさが異る。

このことはトラジスク２についても同様であって、■Ｂ
Ｅ２（２■）及び■ＢＥ２ （ Ｉ ”：： ０ ）と
して表現する。

■ＢＥ，（２■）ご■ＢＥ２（２■），■ＢＥ１（ ■
＝ｏ）＝ｖ，，（ ■＝Ｑ）と仮定すると、出力周波数
は、 で与えられる。

（２）式に於いては明らかに分母には２■の関数である
ＶＢＥＩ （ ２ Ｉ ）が含まれているので、出力周
波数は■に対する完全な線型となり得ないことを示して
いる。

又（２）式はＶＢＥＩの温度特性の補償も制御電圧の関
数として複雑な方法を要求している。

このように、制御電圧に対して線型な出力周波数を有す
る電圧制御型マルチバイブレークは既知であるが、本発
明は（２）式で示される非線型体を除去することにより
、線型性の程度がより高度なものに改良され、更には温
度特性の改良にも実施が容易である電圧制御型マルチバ
イブレークを提供することを目的とする。

以下、図面に基づき本発明を説明する。

第２図は本発明の電圧制御型マルチバイブレークの一実
施例を示すもので、トランジスタ２１及び２２はマルチ
バイブレークの基本となるスイッチング素子である。

トランジスタ２１及び２２のエミツタ間には充放電素子
としてコンデンサ２７が接続される。

トランジスタ２１及び２２のコレククには、それぞれ負
荷抵抗２５及び２６が接続されている。

なお、トランジスタ２３と２４は第１図で示したトラン
ジスタ３および４と等価なトランジスタであり、トラン
ジスタ２１と２２のスイッチ動作により負荷抵抗２５と
２６に生じる導通あるいはしゃ断の信号をトランジスタ
２２と２１のベースへ正帰還して反転作用を確実に、し
かも速く行わせるべく作用する。

今トランジスタ２１が導通している状態について考える
と、マルチバイブレークの全電流に相当する■。

が電源より抵抗２５を通り、トランジスタ２１のコレク
タを通ってトランジスタ２１のエミツタに流れる。

そして、ＩＴのうち■。−■という成分は電流源３４の
出力端子３０に流入し、■Ｔのうち■という戒分はコン
デンサ２７を通って、さらに電流源３４の他の出力端子
３１に流入する。

ここで重要なことは、トランジスタ２１が導通している
ときのエミツタ電流がＩＴであることである。

従来の回路では、この場合のエミツタ電流は２■であっ
た。

さてコンデンサ２７の放電が進みトランジスタ２２のエ
ミツタ電位が下ってトランジスタ２２が導通状態になっ
てトランジスタ２１が遮断状態になると、トランジスタ
２１および２２のコレクタ電圧が変化して、その変化が
スイッチング回路３５に伝えられる。

ここでスイッチング回路３５はトランジスタ２２が導通
している時は電流源３４の出力端子３１の電流値を■Ｔ
一■に、出力端子３０の電流値を■にせしめ、トランジ
スタ２１が導通している時は電流源３４の出力端子３０
の電流値を■Ｔ一■に、出力端子３１の電流値を■にせ
しめる勘路である。

従ってトランジスタ２２が導通となると、トランジスタ
２２のエミツク電流は■Ｔとなり、コンデンサ２７の電
流はトランジスタ２１が導通している時とは逆向きの電
流■となる。

かかる本発明の電圧制御型マルチバイブレークの出力周
波数について以下にのべる。

第２図の回路において、トランジスタ２１が導通すると
、そのコレクタ電流Ｉ．０２１は■ＴＯこほぼ等しくな
る（ ＩＯ２１”Ｆ ＩＴ ）。

したがって、トランジスタ２３のベース電位ＶＢ２３は
、 となり、またトランジスタ２２のベース電位ＶＢ２２は
、 となる。

ここで、■ｃｃは電源電圧、Ｒ２５は抵抗２５の値、Ｖ
ＢＢ２３ Ａはトランジスタ２２がしゃ断しているとき
のトランジスタ２３のペースエミツタ間電圧である。

ところで第（４）式で示すベース電位でトランジスタ２
２がしゃ断状態であるとすると、トランジスタ２４のベ
ース電位ＶＢ２４は電源電圧■ｃｃにほぼ等し＜（ＶＢ
２４嵩■ｃｏ）、したがって、トランジスタ２１のエミ
ツタ電位ＶＥ２１は、 ？なる。

ここで■ＢＥ２４Ｂはトランジスタ２１が導通している
ときのトランジスタ２４のペースエミツタ間電圧、■Ｂ
Ｂ２１（ＩＴ）は電流■Ｔが流れているときのトランジ
スタ２１のペースエミツタ間電圧である。

トランジスタ２２のエミツタ電位ＶＥ２２は初期値ＶＥ
２（０）から時間の経過につれて減少しつつあり、 とあらわされる。

？こでＣ２はコンデンサ２７の ？量値である。

ある時刻（１＝１１）において、 ２２のベース電位ＶＢ２が、 トランジスタ となったとするとトランジスタ２２は導通しはじめ、Ｖ
Ｂ２４の低下、このことによるＩＯ２１の減少、ＶＢ２
３の上昇の加速度的変化が生じ、トランジスタ２１がし
ゃ断し、一方トランジスタ２２が導通ずる反転動作が瞬
時に完了する。

第（７）式の■Ｅ２２に第（６）式の右辺を代入すると
、？（８）式のｖＢ２。

に第（４）式の右辺を、また第（４）式の■８３に第（
３）式の右辺を代入して整理すると、第（８）式は以下
のようになる。

？なり、この時刻ｔ１の時刻でトランジスタの役目が反
転する。

なお、トランジスタ２１のエミツタ電位ＶＥ２１の初期
値■。

２（０）とトランジスタ２２のエミツク電位ＶＥ２２の
初期値ＶＢ２２（。

）は切り換り時点の電位を考慮することにより計算する
ことができる。

すなわち、トランジスタ２１が導通状態であり、またト
ランジスタ２２がまさに導通状態になろうとする時（１
＝１２）、コンデンサ２７のトランジスタ２１側の電位
はＶＥ２１であり、一方、トランジスタ２２側の電位は
、 ■Ｃｏ ”２５ ” ＩＴ ”ＢＥ２３ Ａ ”
ＢＥ２２ （ Ｉ；Ｏ）であり、したがって、コンテ′
ンサ２７の両端には、で示される電圧が保持される。

第（１１）式に第（５）式の右辺を代入することにより
第（１１）式は、とあらわされる。

そこで、ＶＣ２１（０）はトランジスタ２１が導通して
いるときのコンデンサ電圧の初期値である。

ところで、トランジスタ２２が導通し一方トランジスタ
２１がしゃ断すると、トランジスタ２２のエミツタ電位
ＶＢ２２は、 ？なる。

ただし、ＶＢＥ３Ｂはトランジスタ２２が導通している
ときのトランジスタ２３のペースエミツタ間電圧、ＶＢ
Ｅ２（ＩＴ）は電流ＩＴが流れているときのトランジス
タ２２のペースエミツタ間電圧である。

また、トランジスタ２１のベース電位ＶＢ２１は、ＶＢ
２１ ＝■００ Ｒ２６ ＩＴ ＶＢＥ２４ Ａ
・・・（１５）となる。

ここでＲ２６は抵抗２６の値、■ＢＥ２４Ａはトランジ
スタ２１がしゃ断しているときのトランジスタ２４のペ
ースエミツタ間電圧である。

ト＋二ランジスタ２１のエミツタ電位ＶＥ２１は初期値
ＶＢ２１（０）から時間の経過とともに減少し、となる
と、前述したのとは反対の状況が生じてトランジスタ２
１が導通一方トランジスタ２２がしゃ断する。

したがって、ｔ２は、となる。

このときコンデンサ２７の両端にはトランジスタ２１側
からトランジスタ２２の側をみて、？る電圧が保持され
る。

ここでＶ Ｏ ２１ （０） ’はトランジスタ２１が
しゃ断しているときのコンデンサ電圧の初期値である。

ところで、ＶＥ２１の初期値ＶＢ２１（０）とＶＢ２２
の初期値ＶＥ２（０）は、 であり、第（２０）式に第（１３）式および第（１４）
式を、また第（２１）式に第（５）式および第（１９）
式をそれぞれ代入すると次式が得られる。

また第（２２）式および第（２３）式を第（１０）式お
よび第（１８）式に代入すると次式が得られる。

？こでＲ２５ ＝ Ｒ２６ ＝ Ｒ ｙ ＶＢＥ２（Ｉ
’０）ＶＢＢ２２ （ Ｉ 冨０ ） ， ＶＢＥ２１
（ ＩＴ）一ＶＢＥ２２ （ＩＴ） ，■ＢＥ２３ Ａ
：ＶＢＢ２ｓ ＢおよびＶＢＥ２＋Ａ；ＶＢＢ２＋ Ｂ
すなわち、発振周波数は第（２８）式であらわされる。

この第（２８）式において、ＶＢＥＩ（ＩＴ）は制御電
圧により線型的に変化する電流■に関して無関係であり
、従って出力周波数は従来の電圧制御型マルチバイブレ
ークに比して線型性が改良されるのである。

又温度特性の補償も制御電圧に対して無関係な方法で可
能なことを示している。

次に第２図にブロック図で示されている電流源３４およ
びスイッチング回路３５の具体的実現手段の一実施例を
第３図を用いて説明する。

第３図においては、ＩＴ−Ｉ及び■を電流の切換ではな
く制御電圧端子と一定電圧端子の電圧値の切換で発生せ
しめる。

第３図においてスイッチ５０とスイッチ５１はマルチ７
′＜イブレータの出力電圧によって駆動され、スイッチ
５０が制御電圧端子の■ｃ３６に接続されている時はス
イッチ５１は一定電圧端子のｖＢＩＡｓ５２側に接続さ
れている。

第２図のトランジスタ２２が導通である場合、例えばス
イッチ５０が制御電圧３６に接続されているとすると、
出力端子３０及び３１の電流Ｉ３０１Ｉ３１は、 となる。

■３ｏ−■，■３１−■Ｔ一■とすると、■Ｔ−２■１
となる。

反対にトランジスタ２１が導通であるときは、スイッチ
５０はＶＢＩＡＳ５２に接続され、スイツツ５１は制御
電圧３６に接続され、 となって第２図に於ける電流源３４の条件を満足する。

第４図は第３図に示す回路のスイッチ５０及びスイッチ
５１を電子的に実現せる実施例であって、例えばトラン
ジスタのエミツタダイオードによる選択とトランジスタ
スイッチを組合せるものである。

即ち、切換用信号がマルチバイブレークの出力回路部分
から入力端子５６、及び５７に印加される。

この切換用信号によりトランジスタ６３．６４は同時に
オンオフ動作し、トランジスタ６２，６５は、トランジ
スタ６３．６４とは逆相でオンオフ動作をする。

今第２図のトランジスタ２２が導通であるとき、トラン
ジスタ６３．６４がＯＮでトランジスタ６２．６５がＯ
ＦＦであるように入力端子５６．５７に印カ目される電
圧を決めると、トランジスタ６６のベースはトランジス
タ６８のベースより電圧が低くなり、トランジスタ６８
が能動状態となりトランジスタ６６は遮断状態となる。

同様にしてトランジスタ６７が能動状能となりトランジ
スタ６９が遮断状態となる。

トランジスタ６８のベースには■ｃ３６が印カ目され、
トランジスタ６７のベースにはＶＢＩＡＳ５２が印加さ
れ、第３図の場合と同様の出力電流が出力端子３０およ
び３１に流れる。

以上説明したように、刈ツチング素子のエミツタに流れ
る電流が制御電圧に無関係に一定の電流であり、且つ充
放電素子の充放電電流が前記スイッチング素子のエミツ
タに流れる電流の一部であって、前記制御電圧の線型関
数であることを特徴とする本発明の電圧制御型マルチバ
イブレークは、出力周波数の線型性が従来のものより改
善され、更には温度特性の補償も制御電圧に対して無関
係な方法で可能となり、非常に実用的価値の高いもので
ある。

また、本発明は電圧値の切り換え所定の電流を発生させ
ており、低い電源電圧でも動作できるとともに、電流源
の設計も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電圧制御型マルチバイブレークイブレー
タの一実施例を示す図、第３図は本発明を示す図、第２
図は本発明の電圧制御型マルチバの電圧制御型マルチバ
イブレークの電流源回路の一実施例を示す図、第４図は
本発明の電圧制御型マルチバイブレークの電流源回路の
他の実施例を示す図である。 ２１ ，２２，２３．２４・・・・・・トランジスタ、
２５．２６・・・・・・負荷抵抗、２７・・・・・・コ
ンデンサ、３４．．．．．．電流源回路、３５・・・・
・・スイッチング回路、３６・・・・・・制御電圧、５
４，５５・・・・・・電流源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コレクタが負荷抵抗を介して電源端子に接続される
   第１のトランジスタと、コレクタが負荷抵抗を介して前
   記電源端子に接続される第２のトランジスタと、コレク
   タが前記電源端子に、ベースが前記第１のトランジスタ
   のコレクタに、エミツタが前記第２のトランジスタのベ
   ースにそれぞれ接続される第３のトランジスタと、コレ
   クタが前記電源端子に、ベースが前記第２のトランジス
   タのコレクタに、エミツタが前記第１のトランジスタの
   ベースにそれぞれ接続される第４のトランジスタと、前
   記第１および第２のトランジスタのエミツタ間に接続さ
   れる容量素子と、第１および第２の定電流源にそれぞれ
   一端が接続され他端が第１および第２の出力端子に接続
   されるとともに前記各一端の間がインピーダンス素子を
   介して接続された第１および第２のスイッチ手段ならび
   に同第１および第２のスイッチ手段に発振周波数を変化
   させる外部信号電圧と基準電圧とを前記第１および第２
   のトランジスタの導通しゃ断と同期して切り換えて交換
   接続する切換手段とからなる定電流回路部とを具備する
   とともに、同定電流回路部の第１および第２の出力端子
   に前記第１および第２のトランジスタのエミツタがそれ
   ぞれ接続され、前記第１もしくは第２のトランジスタが
   導通し、前記第２もしくは第１のトランジスタがしゃ断
   するとき前記第１もしくは第２の出力端子に一定電流が
   、前記第２もしくは第１の出力端子に外部信号電圧で制
   御される電流が流れ、前記第１および第２のトランジス
   タの導通ずる側のエミツタに一定電流が、前記容量素子
   に前記一定電流の一部で、かつ、前記外部信号電圧の線
   形関数である電流が流されることを特徴とする電圧制御
   型マルチバイブレーク。