JPS6218082B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はし張発振形の発振器に関し、更に具体
的には金属―酸化物―シリコン電界効果トランジ
スタ（MOSFET）を使用し、一定（固定した）
スタート位相を有するハートレー型の発振器に関
するものである。

矩形波出力の発振器は種々の分野で使用されて
いる。一つの使用例として、発振を周期的にスタ
ート、ストツプさせたい場合がある。このような
発振器は例えば、テレビ受信器のオンスクリーン
文字発生器用のドツト発生発振器として用いられ
よう。この応用例においては、テレビ受信器のフ
ライバツク信号が発生しているときには発振器を
ストツプさせ、このフライバツク信号の終了と共
に発振器をスタートさせることが望まれる。

受信器のスクリーン上に安定な文字の組を作成
するには、安定な動作の発振器を必要とする。さ
らに、この種受信器における高精度タイミングの
要請上、発振器はフライバツク信号の終了と共に
直ちにスタートする必要がある。このように、こ
の種発振器がどのようにしてスタートし、また、
発振がいつスタートするかは、極めて重要であ
る。このように、高安定でしかも一定スタート位
相の発振が可能な発振器が必要とされている。

従つて、本発明の一つの目的は、一定のスター
ト位相を有する改良されたスタート・ストツプ発
振器を提供することにある。

本発明の他の目的は、オンスクリーン・デスプ
レイ受信装置の使用に適したスタート・ストツプ
発振器を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、発振信号起動後の最
初のサイクル内に有用な出力が得られる発振器を
提供することにある。

上述した目的及びその他の目的から、スタート
信号に応答して一定位相の発振信号を発振できる
MOSFET使用のスタート・ストツプ発振器が提
供される。この発振器はスタート制御信号及びス
トツプ制御信号を供給する入力ラツチ回路、この
スタート信号に応答して発振維持に必要な利得を
供給する反転増幅部、この反転増幅部の入出力端
間に接続されてこの増幅部の発信に必要な所望の
シフト位相の帰かん信号を供給する位相シフト回
路、並びに、ストツプ信号に応答して発振禁止期
間中発振器をバイアスし、スタート信号の起動と
共に同一位相の発振信号を発生させるバイアス回
路を具えている。

第１図は本発明のスタート・ストツプ発振器１
０を示す。この発振器１０は基本的なハートレー
型発振器である。この発振器１０はトランジスタ
Ｔ１，Ｔ２から成る反転増幅部並びにこの反転増
幅部及びその入力間に抵抗Ｒを介して接続されて
いる位相シフト回路１１を具えている。以下の説
明では発振器１０を構成するトランジスタはすべ
てＮチヤネルのエンハンスメントMOSFETであ
るとする。トランジスタＴ１のドレン電極は、動
作電源Ｖ_DDが供給される電源端子１２に接続され
ている。このトランジスタＴ１のソース電極はト
ランジスタＴ２のドレン電極に接続されており、
このトランジスタＴ２のソース電極は接地電位で
例示される基準電位に接続されている。トランジ
スタＴ１のソース電極とトランジスタＴ２のドレ
ン電極の接続点は反転増幅部の出力端子となつて
おり、この出力端子は位相シフト回路１１のイン
ダクタすなわちコイルＬに接続され、この位相シ
フト回路の他端はトランジスタＴ２のゲート電極
に接続されている。この位相シフト回路１１は、
上記コイルＬの各端子を接地点に分路するコンデ
ンサＣ１及びＣ２を具えている。本実施例におい
て、発振器１０は、位相シフト回路１１の構成要
素をデスクリート素子とするようなモノリシツク
集積回路の型式への製造に適している点に留意さ
れたい。従つて、この発振器１０は、その間にコ
イルＬを接続するための２個のパツド１４及び１
６を具えている。トランジスタＴ１のゲート電極
は、後に詳述する論理入力制御回路１８の出力ノ
ードＡに接続されている。後に詳述するように、
この発振器１０を起動するスタートコマンド信号
がこのノードＡで作成される。論理入力回路１８
は、直列接続された複数個のインバータ２０乃至
２６から構成されている。このインバータ２０の
入力端子が接続される端子２８には、当該発振器
１０に対するスタート信号及びストツプ信号が供
給される。このインバータ２０の出力端子は、入
力インバータ２２及びインバータ２４の両者に接
続されている。この論理入力制御回路１８の出力
は、その入力端子がノードＡを介してインバータ
２４の出力端子に接続されているナンドゲート２
６の出力端子から得られる。このインバータ２４
の入力端子は、インバータ２２の出力端子に接続
されたノードＢに接続されている。この発振器１
０は、トランジスタＴ３，Ｔ４，Ｔ５及びＴ６か
ら成るバイアス回路を具えている。パツド１６に
現われた発振信号は、導体３０を介してノアゲー
ト２９の入力端子に供給される。ノアゲート２９
の他の入力端子はインバータ２６の出力に接続さ
れている。このノアゲート２９の出力は、直列接
続インバータ３２及び３４を介してこの発振器の
出力端子３６に接続されている。ノアゲート２
９、インバータ３２，３４は論理出力回路３８を
構成する。

また、本実施例のスタート・ストツプ発振器１
０はテレビ受信回路のオンスクリーン文字発生器
用のドツト発振器を構成することもできるが、こ
れに限定されるものではない。本実施例において
は、ストツプ、スタート信号は、第４Ａ図に示す
ように、、受信回路のフライバツクパルスから供
給される。従つて、信号がハイ状態（波形部分４
０）にあるとき、発振器はストツプモードにあ
り、この間発振信号は発生しないが、これはこの
受信回路のフライバツク期間に相当する。フライ
バツクパルスの終了と共に（波形部分４２の間）
発振器１０が起動されて第４Ｂ図に示すような発
振信号を発生する。第４Ｂ図の発振信号は当該発
振器１０のパツド１６に現われる信号波形であ
る。

発振動作モード ノードＡの電圧レベルは、入力端子２８に印加
される入力信号がローであるときはハイレベルの
状態となる。この結果トランジスタＴ１が導通
し、トランジスタＴ２に対するエンハンスメント
負荷となる。このように、トランジスタＴ１及び
Ｔ２はトランジスタＴ２のゲートに印加された信
号を180゜位相シフトする反転増幅回路を形成
し、反転された信号はパツド１４に出力される。
コイルＬ並びにコンデンサＣ１及びＣ２から成る
位相シフト回路は、パツド１４に供給された信号
をさらに180゜位相シフトする。パツド１６に現
われる信号は反転増幅回路への入力信号に対して
360゜シフトされた位相となり、これは抵抗器Ｒ
を介してトランジスタＴ２の入力端子に結合し、
これによつて発振が維持される。ゲート電極をノ
ードＡに接続したトランジスタＴ６の導通に伴つ
て、トランジスタＴ４のゲート電極はトランジス
タＴ６のドレン・ソース間電路を介して接地され
る。このため、発振信号が発生している間、トラ
ンジスタＴ４は非導通となる。これと並行してノ
ードＢがロー状態とされ、これにゲートを接続し
たトランジスタＴ３及びＴ５は非導通状態にバイ
アスされる。さらに、ノードＡの電圧がハイ状態
にあることから、インバータ２６の出力電圧はロ
ー状態となる。このように、ノアゲート２９はそ
こに供給される発振信号に応答してハイレベルと
ローレベル間をトリガされる。従つて、周波数が
位相シフト回路１１の素子定数でほぼ定まり、一
般的に矩形波の出力信号が出力端子３６に発生す
る。

ストツプ動作モード 端子２８への入力信号がハイレベルであると、
トランジスタＴ１及びＴ６は、各々のゲートが接
続されているノードＡがローレベルにあるので、
非導通となる。これに対して、ノードＢがハイレ
ベルにあるので、トランジスタＴ３及びＴ５は導
通する。これによつてトランジスタＴ３は、コイ
ルＬを通してトランジスタＴ４及びＴ２に直流電
流を供給する。トランジスタＴ４は、そのゲート
電極がトランジスタＴ５を介してバイアスされ、
導通する。端子２８に供給される入力信号がハイ
レベルの場合、ノアゲート２９の両入力はハイで
あるから、論理出力回路３８は端子３６にローレ
ベル出力を出力する。

さて第２図には、インバータ２０，２２，２４
及び２６から成る論理入力回路１８の回路図が示
されている。各インバータは、それぞれ２個のＮ
チヤンネルMOSFET TA及びTBにより形成され
ている。トランジスタTAのドレン電極は、電源
Ｖ_DDに接続されている。トランジスタTAのソー
ス電極は、ソース電極を接地したトランジスタ
TBのドレン電極に接続されている。トランジス
タTAのゲート電極はそのソース電極に接続され
ている。下側のトランジスタTBのゲート電極は
このインバータに対する入力となり、その出力は
同じトランジスタのドレインから取出される。各
インバータは周知の動作を行い、入力信号の逆極
性の信号を出力する。この実施例においては、イ
ンバータのトランジスタTAはデプリーシヨン型
あり、入力トランジスタTBのデプリーシヨン負
荷となる。第２図に例示するように、インバータ
２０の出力はインバータ２２の入力及びインバー
タ２４のデプリーシヨン負荷トランジスタTAに
直接供給される。このような構成になつているか
ら、入力端子２８に供給されたスタート信号に応
答してノードＡが急速にハイ出力状態に上昇でき
る。この結果、スタート信号の印加から発振まで
遅延時間が低減される。

第３図に例示するように、ノアゲート２９は３
個のエンハンスメントMOSFET Ｔ７，Ｔ８及び
Ｔ９を具えている。トランジスタＴ８及びＴ９の
ゲート電極はそれぞれインバータ２６の出力端子
及び当該発振器１０のパツド１６に接続されてい
る。これら２個のドライブ用素子のソースはいず
れも接地されており、ドレン電極はいずれもトラ
ンジスタＴ７のソース電極に接続されている。ト
ランジスタＴ７のドレン電極はそのゲート電極と
共に電源Ｖ_DDに接続されている。ノアゲート２９
の動作は周知のとおりであり、トランジスタＴ８
及びＴ９のゲート電極に印加される電圧がロー状
態のとき出力端子４４のレベルはハイとなる。

上述した発振回路は、厳密なタイミングが是非
とも必要な発振器への応用上重要ないくつかの特
徴を有している。例えばオンスクリーンデスプレ
イ受信器のようなある種の装置は、オンスクリー
ン特性発揮に使用するドツト発生回路のスタート
位相及び振幅に敏感である。本実施例の発振器
は、発振が一定の位相及び全振幅で即座に開始さ
れるので、不適切なスタートに起因する位相ジツ
タを回避するような装置に使用できる。

第４図に例示するように、端子２８に供給され
る入力信号がローになると、一定のスタート位相
で即座に発振が開始される。当該発振器がストツ
プモードである間コイルＬを通して直流電流の注
入が行われることにより、発振開始位相が一定と
なる。ストツプ動作モードの間、ノードＢがハイ
状態（入力信号がロー）にあるためトランジスタ
Ｔ３は導通し、トランジスタＴ２及びＴ４に電流
を供給する。トランジスタＴ２のゲート電極は、
ストツプ動作モードの間、トランジスタＴ３を介
してＶ_DD近くにバイアスされ、トランジスタＴ２
は導通状態を保つ。トランジスタＴ４は、そのゲ
ート電極がトランジスタＴ５介してトランジスタ
Ｔ５及びＴ４のドレイン電圧（これはトランジス
タＴ２のドレン電圧と同一である）にバイアスさ
れるので、導通する。コイルＬを流れる直流電流
はこのコイル中に磁界を発生させ、この磁界のた
め当該発振器は所定の一定位相で発振を開始す
る。

第４Ｂ図は、発振信号が最初の動作サイクル内
でほぼ全振幅となることを例示している。このよ
うな特性は、例えば当該発振器の出力をカウント
回路に入力させ、第４Ａ図の波形がロー状態に切
替えられた瞬間にカウントを開始するような場合
に重要である。これは本発明によれば、ストツプ
動作モードにおけるトランジスタＴ３のトランジ
スタＴ２及びＴ４に対するスタテツクベータ比を
発振動作モードにおけるトランジスタＴ１のトラ
ンジスタＴ２に対するベータ比に等置することに
より達成される。このベータ比の等置は、トラン
ジスタＴ３のＮチヤンネル領域の長さに対する幅
の比をトランジスタＴ１の値の２倍にし、かつ、
トランジスタＴ２及びＴ４の物理的寸法同一とす
ることにより達成できる。スタテツクベータ比を
発振ベータ比と等しくすることにより、増幅器の
クワイエセント点（Ｖ_IN＝Ｖ_OUT）を発振モード
とストツプモードにおいて等しくできる。このよ
うにして、発振器１０を構成する全トランジスタ
は線形動作領域にバイアスされ、すなわちＶ_DDと
Ｖ_SSの間にバイアスされ、ストツプ信号の除去に
伴い発振が即座に開始される。

ノアゲート２９（第３図）のドライブ用トラン
ジスタＴ８及びＴ９に対する負荷トランジスタＴ
７のベータ比が発振ベータ比（トランジスタＴ２
に対するＴ１の比）に等しい点が、本発明のもう
一つの重要な特徴である。このような特徴がある
ため、ノアゲートのバイアス点がスイツチング閾
値に設定され、これが発振の最初のサイクルで切
替えられる。このようにして、動作の最初のサイ
クル期間内にカウントトリガ信号が出力端子３６
から確実に発生する。

上述したような特性の発振器を次のような定数
の素子を使用して作成した。

素子 定数 Ｌ 80mH Ｃ１ 180pF Ｃ２ 80pF デバイス チヤンネル幅／長さ（ミクロン） Ｔ１ 100／８ Ｔ２ 400／６ Ｔ３ 200／８ Ｔ４ 400／６ Ｔ５ 25／６ Ｔ６ 25／６ ノアゲート29 40／６（ドライブデバイス） 10／８（ロードデバイス）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスタート・ストツプ発振器の
一実施例の部分回路図、第２図は本発明の一実施
例の入力論理制御回路の回路図、第３図は本発明
の一実施例の出力論理回路の部分回路図、第４図
は本発明の一実施例の動作を説明する波形図であ
る。 １１…位相シフト回路、１２…電源端子、１
４，１６…パツド、１８…論理入力制御回路、２
０，２２，２４，２６…インバータ、２８…入力
端子、３６…出力端子、３８…論理出力制御回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 供給されるスタート信号に応答し、入力及び
   出力を有する反転増幅器部分を含む一定の（固定
   の）スタート位相を有する発振信号を発生する電
   界効果トランジスタ、 増幅器部分の出力とその入力との間に結合さ
   れ、インダクタンス素子を具え、その端子が増幅
   器部分の出力と入力との間に結合される位相シフ
   ト回路、を具備する発振器において、 バイアス回路は、印加されたストツプ信号に応
   答し、インダクタンス素子に直流を注入し、増幅
   器部分をバイアスするインダクタンス素子の端子
   間に接続され、 インダクタンス素子を介して注入される直流
   は、増幅器部分の出力に流れ、発振信号の一定の
   スタート位相を設定することを特徴とする一定ス
   タート位相を有するスタート・ストツプ発振器。 ２ 直流動作電位を供給する端子と増幅器部分の
   入力に結合されるインダクタンス素子の端子との
   間に接続される主導通路及び増幅器部分の入力に
   結合されるインダクタンス素子、前記ストツプ信
   号を受信する前記電界効果トランジスタの制御電
   極を具える第１電界効果トランジスタ、 増幅器部分の出力と接地基準電圧を供給する端
   子間に接続される主導通路を具える第２電界効果
   トランジスタ、 前記第２電界効果トランジスタの制御電極に接
   続される前記ストツプ信号に応答し、インダクタ
   ンス素子を介して注入される直流の一部を同一導
   通路に引き込ませる回路、 を具える前記特許請求の範囲第１項記載のスター
   ト・ストツプ発振器。