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JP2008278159A - Variable capacitance circuit - Google Patents

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JP2008278159A
JP2008278159A JP2007118724A JP2007118724A JP2008278159A JP 2008278159 A JP2008278159 A JP 2008278159A JP 2007118724 A JP2007118724 A JP 2007118724A JP 2007118724 A JP2007118724 A JP 2007118724A JP 2008278159 A JP2008278159 A JP 2008278159A
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JP
Japan
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capacitance
input terminal
variable
variable capacitance
circuit
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Application number
JP2007118724A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Kawai
一夫 川井
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General Research of Electronics Inc
Original Assignee
General Research of Electronics Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable capacitance circuit which uses a negative impedance conversion circuit 3 for a correction means for linearizing relationship of a change in reverse control voltage applied to a variable capacitance diode 2 versus a change in the capacitance of the variable capacitance circuit and eliminates the need of using a complicated correction means without narrowing a capacitance change range. <P>SOLUTION: The variable capacitance circuit is equipped with: the variable capacitance diode 2 connected between a non-grounding side input terminal 1a and a grounding side input terminal 1b and supplied with the variable control voltage of a controllable voltage forming apparatus 6; and the negative impedance conversion circuit 3 provided with an input end, an output end and a grounding end, whose input end is connected to the non-grounding side input terminal 1a and output end is connected through a capacitor 5 to the grounding side input terminal 1b. The capacitance of the capacitor 5 is selected to be a value almost equal to a distribution capacitance formed between the non-grounding side input terminal 1a and the grounding side input terminal 1b, and the capacitance of the variable capacitance diode 2 is logarithmically changed as the variable control voltage is linearly changed by the adjustment of the controllable voltage forming apparatus 6. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、可変容量回路に係り、特に、可変容量ダイオードが示す制御電圧対容量変化特性を、負性インピーダンス変換回路を用いることによって制御電圧の線形変化に対して容量が対数変化になるように補正したり、制御電圧の線形変化に対して容量が線形変化になるように補正することができる可変容量回路に関する。   The present invention relates to a variable capacitance circuit, and in particular, the control voltage vs. capacitance change characteristic exhibited by a variable capacitance diode is such that the capacitance changes logarithmically with respect to a linear change in control voltage by using a negative impedance conversion circuit. The present invention relates to a variable capacitance circuit capable of correcting or correcting a capacitance so as to change linearly with respect to a linear change in control voltage.

可変容量ダイオードにおける容量変化特性は、可変容量ダイオードの種類によってその程度に差があるが、一般に、印加される逆制御電圧が比較的低い範囲において、逆制御電圧と容量との関係を求めると、逆制御電圧の線形変化に対する容量の対数変化は一定の傾斜を保った比較的線形に近いものになるのに対し、印加される逆制御電圧が比較的高い範囲において、逆制御電圧と容量との関係を求めると、逆制御電圧の線形変化に対する容量の対数変化はその傾斜が順次ゆるやかになって行き、逆制御電圧が最も高い範囲になると、ほぼ水平状態に近づくという特性を有している。   Capacitance change characteristics in variable capacitance diodes vary in degree depending on the type of variable capacitance diode, but in general, in a range where the applied reverse control voltage is relatively low, the relationship between the reverse control voltage and the capacitance is obtained. The logarithmic change of the capacitance with respect to the linear change of the reverse control voltage is a relatively close linearity with a constant slope, while the reverse control voltage and the capacitance are in a range where the applied reverse control voltage is relatively high. When the relationship is obtained, the logarithmic change of the capacitance with respect to the linear change of the reverse control voltage has a characteristic that the slope thereof gradually becomes gradually, and when the reverse control voltage reaches the highest range, it almost approaches the horizontal state.

ところで、LC同調回路に可変容量ダイオードを用い、その可変容量ダイオードの容量変化を利用する場合は、逆制御電圧の線形変化に対して容量が対数変化することが好ましく、また、アクティブフィルタに可変容量ダイオードを用い、その可変容量ダイオードの容量変化を利用する場合は、逆制御電圧の線形変化に対して容量が線形変化することが好ましい。この理由は、LC同調回路においては、そのLC共振周波数の変化が可変容量ダイオードの容量値の平方根に逆比例するためであるのに対し、アクティブフィルタにおいては、その共振周波数がの変化が単に可変容量ダイオードの容量値の変化に逆比例するためである。   By the way, when a variable capacitance diode is used in the LC tuning circuit and the capacitance change of the variable capacitance diode is used, it is preferable that the capacitance changes logarithmically with respect to the linear change of the reverse control voltage, and the active filter has a variable capacitance. When a diode is used and the capacitance change of the variable capacitance diode is used, it is preferable that the capacitance linearly changes with respect to the linear change of the reverse control voltage. This is because in the LC tuning circuit, the change in the LC resonance frequency is inversely proportional to the square root of the capacitance value of the variable capacitance diode, whereas in the active filter, the change in the resonance frequency is simply variable. This is because it is inversely proportional to the change in the capacitance value of the capacitance diode.

可変容量ダイオードをLC同調回路の可変容量素子、または、アクティブフィルタの可変容量素子のいずれに用いる場合であっても、可変容量ダイオードに印加される逆制御電圧の線形変化に対して、可変容量ダイオードの容量変化特性が可変容量ダイオードに印加される逆制御電圧の線形変化に対して線形になるように補正する必要がある。   Regardless of whether the variable capacitance diode is used as the variable capacitance element of the LC tuning circuit or the variable capacitance element of the active filter, the variable capacitance diode is adapted to the linear change of the reverse control voltage applied to the variable capacitance diode. It is necessary to correct so that the capacitance change characteristic becomes linear with respect to the linear change of the reverse control voltage applied to the variable capacitance diode.

ここで、LC同調回路に可変容量ダイオードを用いるとき、可変容量ダイオードの容量変化に対する従来から用いられている簡単な線形化手段は、可変容量ダイオードに直列に補正用キャパシタを接続する補正手段がある。この補正手段を用いれば、可変容量ダイオードと補正用キャパシタとの総合容量値は、可変容量ダイオードの最小容量値側では補正用キャパシタによる影響は殆どなく、総合容量値が逆制御電圧の線形変化に対して略線形に変化するが、可変容量ダイオードの容量値が大きくなると、総合容量値が補正用キャパシタによる影響を受け、その容量値が大きくなればなるほど総合容量値が低下するようになるので、可変容量ダイオードの容量値の大きな領域における容量変化の水平方向への屈曲の割合がゆるやかになり、結果的に総合容量値が線形の変化に近づくようになる。   Here, when a variable capacitance diode is used in the LC tuning circuit, a simple linearization means conventionally used for the capacitance change of the variable capacitance diode is a correction means for connecting a correction capacitor in series with the variable capacitance diode. . If this correction means is used, the total capacitance value of the variable capacitance diode and the correction capacitor is hardly affected by the correction capacitor on the minimum capacitance value side of the variable capacitance diode, and the total capacitance value changes to a linear change in the reverse control voltage. In contrast, when the capacitance value of the variable capacitance diode increases, the total capacitance value is affected by the correction capacitor, and as the capacitance value increases, the total capacitance value decreases. The rate of the horizontal bending of the capacitance change in the region where the capacitance value of the variable capacitance diode is large becomes gradual, and as a result, the total capacitance value approaches a linear change.

また、アクティブフィルタに可変容量ダイオードを用いるとき、可変容量ダイオードに直列に補正用キャパシタを接続する補正手段を用いても、それは逆制御電圧の線形変化に対して可変容量ダイオードと補正用キャパシタとの総合容量値の対数変化を略直線にする補正手段であるので、逆制御電圧の線形変化に対して可変容量ダイオードと補正用キャパシタとの総合容量値を線形変化にするものに使用することができない。このため、ここでは、可変容量ダイオードに印加する逆制御電圧を半導体素子を用いた非線形回路を通すことによって非線形逆制御電圧に変換し、この非線形逆制御電圧を可変容量ダイオードに印加してその容量値を制御することにより、入力される逆制御電圧に対する可変容量ダイオードの容量変化特性を線形にする補正手段を用いている。
使用する特許文献はなし
Further, when a variable capacitance diode is used for the active filter, even if correction means for connecting a correction capacitor in series with the variable capacitance diode is used, it is possible to prevent the linear change of the reverse control voltage between the variable capacitance diode and the correction capacitor. Since the correction means makes the logarithmic change of the total capacitance value a substantially straight line, it cannot be used for a linear change of the total capacitance value of the variable capacitance diode and the correction capacitor with respect to the linear change of the reverse control voltage. . For this reason, here, the reverse control voltage applied to the variable capacitance diode is converted into a nonlinear reverse control voltage by passing through a nonlinear circuit using a semiconductor element, and this nonlinear reverse control voltage is applied to the variable capacitance diode to obtain its capacitance. By controlling the value, correction means for linearizing the capacitance change characteristic of the variable capacitance diode with respect to the input reverse control voltage is used.
No patent literature to use

既知の可変容量ダイオードを用いたLC同調回路において、可変容量ダイオードに逆制御電圧を印加したときに、その逆制御電圧の線形変化に対して可変容量ダイオードの容量値を対数変化させるための補正手段としては、可変容量ダイオードに直列に補正用キャパシタを接続する補正手段が用いられているが、この補正手段を用いると、総合容量値の変化領域は、補正用キャパシタを用いない場合の変化領域に比べて狭くなってしまう。   In an LC tuning circuit using a known variable capacitance diode, when a reverse control voltage is applied to the variable capacitance diode, a correction means for logarithmically changing the capacitance value of the variable capacitance diode with respect to a linear change of the reverse control voltage As a correction means, a correction capacitor is used in which a correction capacitor is connected in series with a variable capacitance diode. When this correction means is used, the change region of the total capacitance value is the change region when the correction capacitor is not used. It will be narrower than that.

また、可変容量ダイオードを用いたアクティブフィルタにおいて、可変容量ダイオードに逆制御電圧を印加したときに、その逆制御電圧の線形変化に対して可変容量ダイオードの容量値を線形変化させるための補正手段としては、可変容量ダイオードに印加する逆制御電圧を半導体素子を用いた非線形回路を通すことによって非線形逆制御電圧に変換し、この非線形逆制御電圧を可変容量ダイオードに印加してその容量値を制御することにより、入力される逆制御電圧に対する可変容量ダイオードの容量変化特性を線形にする補正手段を用いているが、この半導体を用いた非線形回路は、半導体のカットオフ領域の特性を、導通領域の特性を用いて補正しようとするものであって、その温度特性を考慮した非線形回路を構成する必要があり、回路構成は自ずと複雑にならざるを得なかった。   Further, in an active filter using a variable capacitance diode, as a correction means for linearly changing the capacitance value of the variable capacitance diode with respect to a linear change of the reverse control voltage when a reverse control voltage is applied to the variable capacitance diode. Converts a reverse control voltage applied to a variable capacitance diode into a non-linear reverse control voltage by passing through a non-linear circuit using a semiconductor element, and applies this non-linear reverse control voltage to the variable capacitance diode to control its capacitance value. Therefore, the correction means for linearizing the capacitance change characteristic of the variable capacitance diode with respect to the input reverse control voltage is used. However, the nonlinear circuit using this semiconductor changes the characteristics of the semiconductor cutoff region to the conduction region. It is intended to correct using the characteristics, and it is necessary to construct a nonlinear circuit that takes into account the temperature characteristics, Road construction had to become naturally more complex.

本発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたもので、その目的は、可変容量ダイオードにおける印加逆制御電圧変化対容量変化の関係を線形にするための補正手段に負性インピーダンス変換回路を用い、容量変化範囲を狭くせず、複雑な補正手段を用いずに済む可変容量回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a technical background, and its object is to provide a negative impedance conversion circuit as a correction means for linearizing the relationship between applied reverse control voltage change and capacitance change in a variable capacitance diode. And a variable capacitance circuit that does not require a complicated correction means without narrowing the capacitance change range.

前記目的を達成するために、本発明による可変容量回路は、非接地側入力端子と接地側入力端子間に接続され、可制御電圧形成装置から出力される可変制御電圧が供給される可変容量ダイオードと、入力端と出力端と接地端とを有する負性インピーダンス変換回路であって、入力端が前記非接地側入力端子に接続され、出力端が容量素子を介して接地側入力端子に接続された負性インピーダンス変換回路とを備え、容量素子の容量値を非接地側入力端子と接地側入力端子間に形成される分布容量値に略等しい値になるように選び、それにより可制御電圧形成装置の調整により可制御電圧形成装置から出力される可変制御電圧を線形変化させるに伴って可変容量ダイオードの容量値が対数的に変化するように形成されている第1の構成手段を具備する。   To achieve the above object, a variable capacitance circuit according to the present invention is connected between a non-ground side input terminal and a ground side input terminal, and is supplied with a variable control voltage output from a controllable voltage generator. And a negative impedance conversion circuit having an input end, an output end, and a ground end, the input end being connected to the non-ground side input terminal, and the output end being connected to the ground side input terminal via a capacitive element. A negative impedance conversion circuit, and the capacitance value of the capacitive element is selected to be substantially equal to the distributed capacitance value formed between the non-ground side input terminal and the ground side input terminal, thereby forming a controllable voltage First configuration means formed so that the capacitance value of the variable capacitance diode changes logarithmically as the variable control voltage output from the controllable voltage forming device is linearly changed by adjusting the device. To.

また、前記目的を達成するために、本発明による可変容量回路は、非接地側入力端子と接地側入力端子間に接続され、可制御電圧形成装置から出力される第1の可変制御電圧が供給される第1の可変容量ダイオードと、入力端と出力端と接地端とを有する負性インピーダンス変換回路であって、入力端が非接地側入力端子に接続され、出力端が可制御電圧形成装置から出力される第2の可変制御電圧が供給される第2の可変容量ダイオード容量素子を介して接地側入力端子に接続された負性インピーダンス変換回路とを備え、第1の可変制御電圧及び第2の可変制御電圧は、可制御電圧形成装置の調整により互いに逆方向に増減し、第1及び第2の可変制御電圧の各容量値を互いに逆方向に変化させるように構成され、それにより可制御電圧形成装置から出力される第1及び第2の可変制御電圧を線形変化させるに伴って第1及び第2の可変容量ダイオードの総合容量値が正負容量領域を線形に変化するように形成されている第2の構成手段を具備する。   In order to achieve the above object, the variable capacitance circuit according to the present invention is connected between the non-ground side input terminal and the ground side input terminal and supplied with the first variable control voltage output from the controllable voltage forming device. Negative impedance conversion circuit having a first variable capacitance diode, an input end, an output end, and a ground end, the input end being connected to the non-ground side input terminal, and the output end being a controllable voltage forming device And a negative impedance conversion circuit connected to the ground-side input terminal via a second variable capacitance diode capacitive element supplied with a second variable control voltage output from the first variable control voltage, The variable control voltage of 2 is configured to increase or decrease in the opposite direction by adjustment of the controllable voltage forming device, and to change the capacitance values of the first and second variable control voltages in the opposite directions. Control voltage The total capacitance value of the first and second variable capacitance diodes is linearly changed in the positive and negative capacitance regions as the first and second variable control voltages output from the generator are linearly changed. Second configuration means is provided.

さらに、前記目的を達成するために、本発明による可変容量回路は、前記第2の構成において、非接地側入力端子と接地側入力端子間に、第1の可変容量ダイオードに並列に固定容量素子を付加接続し、固定容量素子の容量値を、第1及び第2の可変制御電圧を線形変化させるに伴って第1及び第2の可変容量ダイオードの総合容量値が正容量領域だけを線形に変化するような値に選んでいる第3の構成手段を具備する。   Furthermore, in order to achieve the above object, the variable capacitance circuit according to the present invention has a fixed capacitance element in parallel with the first variable capacitance diode between the non-ground side input terminal and the ground side input terminal in the second configuration. As the first and second variable control voltages are linearly changed, the total capacitance value of the first and second variable capacitance diodes is linear only in the positive capacitance region. A third component means is provided which is chosen to be a variable value.

以上、詳細に述べたように、本発明による可変容量回路は、一対の入力端子間に、1つまたは2つの可変容量ダイオードと可制御電圧形成装置と負性インピーダンス変換回路とを接続し、可制御電圧形成装置の調整による一対の入力端子間に形成される容量を、片対数目盛グラフ上に記録したときに略直線状になるように、または、両線形目盛グラフ上に記録したときに略直線状になるように補正しているもので、容量変化範囲を狭くすることなく、しかも、補正手段に複雑な回路構成を用いるこなく実現することができ、LC同調回路における同調周波数の調整またはアクティブフィルタのカットオフ周波数の調整を行うときに用いて好適なものである。   As described above in detail, the variable capacitance circuit according to the present invention is configured by connecting one or two variable capacitance diodes, a controllable voltage forming device, and a negative impedance conversion circuit between a pair of input terminals. The capacitance formed between the pair of input terminals by adjustment of the control voltage forming device is substantially linear when recorded on a semi-log scale graph, or substantially when recorded on a bilinear scale graph. The correction is made to be linear, and can be realized without narrowing the capacitance change range and without using a complicated circuit configuration for the correction means. It is suitable for use when adjusting the cutoff frequency of the active filter.

ここで、本発明による可変容量回路の構成原理について述べる。   Here, the configuration principle of the variable capacitance circuit according to the present invention will be described.

まず、本発明の構成原理の第1のものは、可変容量ダイオードに印加される逆制御電圧の線形変化とその逆制御電圧の印加による当該可変容量ダイオードの容量の対数変化との関係を略直線状態、すなわち線形になるように補正したものである。   First, the first of the configuration principles of the present invention is that the relationship between the linear change of the reverse control voltage applied to the variable capacitance diode and the logarithmic change of the capacitance of the variable capacitance diode due to the application of the reverse control voltage is substantially linear. The state is corrected so as to be linear.

ここで、図3(a)、(b)は、可変容量ダイオードに印加される逆制御電圧の変化状態に対応した可変容量ダイオードの容量の変化状態を示す片対数目盛グラフに記録した特性曲線であって、横軸方向は等電圧間隔で目盛った逆制御電圧、縦軸方向は対数容量で目盛った可変容量ダイオードの容量をそれぞれ示し、実曲線(a)は通常の逆制御電圧変化に対する容量変化を示す変化特性であり、点直線(b)は本発明による逆制御電圧変化に対する容量変化を補正した変化特性である。   Here, FIGS. 3A and 3B are characteristic curves recorded on a semi-log scale graph showing the change state of the capacitance of the variable capacitance diode corresponding to the change state of the reverse control voltage applied to the variable capacitance diode. The horizontal axis direction represents the reverse control voltage graduated at equal voltage intervals, the vertical axis direction represents the capacitance of the variable capacitance diode graduated in logarithmic capacity, and the real curve (a) represents the normal reverse control voltage change. This is a change characteristic indicating a change in capacitance, and a dotted line (b) is a change characteristic obtained by correcting a change in capacitance with respect to a reverse control voltage change according to the present invention.

図3の実曲線(a)に示されるように、通常、可変容量ダイオードに印加される逆制御電圧を最小電圧値から順次増大させた場合、最小電圧値に近い領域においては、逆制御電圧の増加に対する可変容量ダイオードの容量の変化特性が一定の傾斜の直線に沿って減少するようになっているが、中間電圧値から最大電圧値に近づくにつれて逆制御電圧の増加に対する可変容量ダイオードの容量の変化特性の減少を示す傾斜が一定傾斜値から徐々にゆるやかな傾斜値になり、最終的にその傾斜が水平に近づく曲線になっている。   As shown by the solid curve (a) in FIG. 3, normally, when the reverse control voltage applied to the variable capacitance diode is sequentially increased from the minimum voltage value, the reverse control voltage of the region near the minimum voltage value is increased. The change characteristic of the capacitance of the variable capacitance diode with respect to the increase decreases along a straight line with a constant slope, but the capacitance of the variable capacitance diode with respect to the increase of the reverse control voltage as the maximum voltage value is approached from the intermediate voltage value. The slope indicating the decrease of the change characteristic gradually becomes a gentle slope value from the constant slope value, and finally the slope becomes a curve that approaches the horizontal.

この場合、可変容量ダイオードの容量の変化特性の傾斜が水平状態に近づいたことは、その時点の可変容量回路の容量が可変容量ダイオードを含む入力回路部分の分布容量に近づいたことを示すもので、そのために逆制御電圧を変化させても当該容量の変化割合は極めて少なくなる。そこで、本発明による可変容量回路は、負性インピーダンス変換回路を用いてこの分布容量を打ち消すような補正を行うことにより、図3の点直線(b)に示されるように片対数目盛グラフ上に略直線状の特性曲線が得られるようにしたものである。   In this case, the fact that the slope of the change characteristic of the capacitance of the variable capacitance diode has approached a horizontal state indicates that the capacitance of the variable capacitance circuit at that time has approached the distributed capacitance of the input circuit portion including the variable capacitance diode. Therefore, even if the reverse control voltage is changed, the change rate of the capacitance is extremely small. Therefore, the variable capacitance circuit according to the present invention performs correction so as to cancel this distributed capacitance by using a negative impedance conversion circuit, so that the variable capacitance circuit is displayed on the semilogarithmic scale graph as shown by a dotted line (b) in FIG. A substantially linear characteristic curve is obtained.

図1は、かかる分布容量を打ち消すような補正を行い、略直線状の特性曲線を実現することができる本発明の一つの実施の形態を示す回路構成図であって、一部の構成部分が回路ブロックで示されているものである。   FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of the present invention that can realize a substantially linear characteristic curve by performing correction so as to cancel out such a distributed capacity, and a part of the configuration part is shown in FIG. It is shown by a circuit block.

図1において、1aは非接地側入力端子、1bは接地側入力端子、2は可変容量ダイオード、3は負性インピーダンス変換回路(NCC)、4は入力結合容量、5は負荷容量、6は可制御電圧形成装置、7はバッファ抵抗である。   In FIG. 1, 1a is a non-ground side input terminal, 1b is a ground side input terminal, 2 is a variable capacitance diode, 3 is a negative impedance conversion circuit (NCC), 4 is an input coupling capacity, 5 is a load capacity, and 6 is possible. A control voltage forming device 7 is a buffer resistor.

そして、可変容量ダイオード2は、カソードが入力結合容量4を通して非接地側入力端子1aに、アノードが非接地側入力端子1bにそれぞれ接続され、可制御電圧形成装置6とバッファ抵抗7の直列回路も可変容量ダイオード2に並列接続される。負性インピーダンス変換回路3は、入力端と出力端と接地端を有し、その入力端が入力結合容量4を通して非接地側入力端子1aに接続され、その出力端が負荷容量5を通して接地端とともに接地側入力端子1bに接続される。この場合、負荷容量5は、その容量値を非接地側入力端子1aと接地側入力端子1b間に形成される分布容量値C0 (図2に図示の特性曲線の場合6pF)に略等しくなるように選んでいる。 The variable capacitance diode 2 has a cathode connected to the non-ground side input terminal 1a through the input coupling capacitor 4 and an anode connected to the non-ground side input terminal 1b, respectively, and a series circuit of the controllable voltage generator 6 and the buffer resistor 7 is also provided. The variable capacitance diode 2 is connected in parallel. The negative impedance conversion circuit 3 has an input end, an output end, and a ground end. The input end is connected to the non-ground side input terminal 1a through the input coupling capacitor 4, and the output end is connected to the ground end through the load capacitor 5. Connected to the ground side input terminal 1b. In this case, the load capacitance 5 has a capacitance value substantially equal to the distributed capacitance value C 0 (6 pF in the case of the characteristic curve shown in FIG. 2) formed between the non-ground side input terminal 1a and the ground side input terminal 1b. Have chosen so.

このような構成にすれば、負性インピーダンス変換回路3の出力端に接続された負荷容量5の容量値を非接地側入力端子1aと接地側入力端子1b間に形成される分布容量値C0 に略等しく選んでいるので、負性インピーダンス変換回路3の出力端から負性インピーダンス変換回路3側を見た負性容量値が−C0 になり、非接地側入力端子1aと接地側入力端子1b間に形成される分布容量値C0 が打ち消される。このため、非接地側入力端子1aと接地側入力端子1b間に形成される可変容量ダイオード2を含む総合容量値は、可制御電圧形成装置6の調整によって可変容量ダイオード2に供給される逆制御電圧を線形に順次増大させた場合、最小電圧値に近い領域では総合容量値が負性容量値−C0 の影響を殆ど受けず、総合容量値の減少が極めて少ないが、中間電圧値から最大電圧値の領域に近づくに従って総合容量値が負性容量値−C0 の影響を受け、総合容量値の減少が順次大きくなり、その結果、総合容量値は、図3の点直線(b)に示すように、ほぼ直線状の変化特性になる。 With such a configuration, the capacitance value of the load capacitor 5 connected to the output terminal of the negative impedance conversion circuit 3 is set to the distributed capacitance value C 0 formed between the non-ground side input terminal 1a and the ground side input terminal 1b. Therefore, the negative capacitance value when the negative impedance conversion circuit 3 side is viewed from the output terminal of the negative impedance conversion circuit 3 is −C 0 , and the non-ground side input terminal 1a and the ground side input terminal are selected. The distributed capacitance value C 0 formed between 1b is canceled out. For this reason, the total capacitance value including the variable capacitance diode 2 formed between the non-ground side input terminal 1 a and the ground side input terminal 1 b is reversely controlled supplied to the variable capacitance diode 2 by adjustment of the controllable voltage forming device 6. When the voltage is increased linearly and sequentially, the total capacitance value is hardly affected by the negative capacitance value −C 0 in the region close to the minimum voltage value, and the decrease in the total capacitance value is extremely small. As the voltage value region is approached, the total capacitance value is affected by the negative capacitance value −C 0 , and the decrease in the total capacitance value sequentially increases. As a result, the total capacitance value is represented by a dotted line (b) in FIG. As shown, the change characteristic is almost linear.

次に、本発明の構成原理の第2のものは、第1及び第2の可変容量ダイオードにそれぞれ印加される逆制御電圧の線形変化とそれらの逆制御電圧の印加による当該第1及び第2の可変容量ダイオードの各容量の逆方向への対数変化とを表わす特性曲線の関係が総合容量値零点に対して点対称状態を示すように、一側の特性曲線を総合容量値零点に対して180°回転させて他側の特性曲線とし、全体として総合容量値零点を通って正負容量値方向に直線状態に伸びる総合容量変化特性を示すように補正したものである。そして、この構成原理における一例としては、総合容量値零点の位置を、第1及び第2の可変容量ダイオードへの逆制御電圧がそれぞれ6Vである点に設定している。   Next, the second configuration principle of the present invention is that the first and second linear changes of the reverse control voltages applied to the first and second variable capacitance diodes and the application of these reverse control voltages, respectively. So that the relationship of the characteristic curve representing the logarithmic change in the opposite direction of each capacitance of the variable capacitance diode of FIG. This is a characteristic curve on the other side rotated by 180 ° and corrected so as to show a total capacity change characteristic extending in a straight line direction in the positive and negative capacity value direction as a whole through the total capacity value zero point. As an example in this configuration principle, the position of the total capacitance value zero is set to a point where the reverse control voltages to the first and second variable capacitance diodes are 6V, respectively.

ここで、図4(a1 )、(a2 )、(b)は、第1及び第2の可変容量ダイオードにそれぞれ印加される逆制御電圧の変化状態に対応した第1及び第2の可変容量ダイオードの容量の変化状態を、両線形目盛グラフに記録した特性曲線であって、横軸方向は等電圧間隔で目盛った互いに逆方向に向う逆制御電圧、縦軸方向は等容量間隔で目盛った第1及び第2の可変容量ダイオードの総合容量をそれぞれ示し、実曲線(a1 )は第1の可変容量ダイオードの通常の逆制御電圧変化に対する容量変化を示す特性曲線、実曲線(a2 )は第2の可変容量ダイオードの通常の逆制御電圧変化に対する容量変化を示す特性曲線、点実線(b)は本発明による両方向の逆制御電圧変化に対応した総合容量の変化が直線状になるように補正した特性曲線である。 Here, FIGS. 4 (a 1 ), (a 2 ), and (b) show the first and second variable variables corresponding to the change states of the reverse control voltages applied to the first and second variable capacitance diodes, respectively. A characteristic curve in which the capacitance change state of the capacitance diode is recorded on both linear scale graphs. The horizontal axis direction is a reverse control voltage graduated at equal voltage intervals, and the vertical axis direction is equal capacitance intervals. The scaled total capacitances of the first and second variable capacitance diodes are respectively shown, and the real curve (a 1 ) is a characteristic curve indicating the change in capacitance with respect to the normal reverse control voltage change of the first variable capacitance diode. a 2 ) is a characteristic curve showing the capacitance change with respect to the normal reverse control voltage change of the second variable capacitance diode, and the dotted solid line (b) is a linear change of the total capacitance corresponding to the reverse control voltage change in both directions according to the present invention. With a characteristic curve corrected to That.

図4の各実曲線(a1 )、(a2 )に示されるように、第1及び第2の可変容量ダイオードにそれぞれ印加される逆制御電圧を最小電圧値から順次増大させると、逆制御電圧の最小電圧値に近い領域においては逆制御電圧の増加に対する第1及び第2の可変容量ダイオードの容量変化を示す特性曲線が直線的に減少するが、中間電圧値から最大電圧値に近づくに従って逆制御電圧の増加に対する第1及び第2の可変容量ダイオードの容量変化を示す特性曲線の減少傾斜が徐々にゆるやかになり、最終的にその傾斜が水平に近づく特性曲線になる。そこで、本発明によって補正した特性曲線は、第1及び第2の可変容量ダイオードの容量変化を示す同形状の特性曲線を、負性インピーダンス変換回路を用いて組み合わせ、直線状の容量変化を示す特性曲線、すなわち、図4(b)に示されるように両線形目盛グラフ上に略直線の特性曲線が得られるようにしたものである。 As shown in the respective real curves (a 1 ) and (a 2 ) of FIG. 4, when the reverse control voltages applied to the first and second variable capacitance diodes are sequentially increased from the minimum voltage value, the reverse control is performed. In the region close to the minimum voltage value, the characteristic curve indicating the capacitance change of the first and second variable capacitance diodes with increasing reverse control voltage decreases linearly, but as the intermediate voltage value approaches the maximum voltage value, The decreasing slope of the characteristic curve indicating the capacitance change of the first and second variable capacitance diodes with respect to the increase of the reverse control voltage gradually becomes gradual, and finally the characteristic curve approaches a horizontal curve. Therefore, the characteristic curve corrected by the present invention is a characteristic that shows a linear capacitance change by combining the same shape characteristic curves indicating the capacitance changes of the first and second variable capacitance diodes using a negative impedance conversion circuit. Curves, that is, substantially straight characteristic curves are obtained on both linear scale graphs as shown in FIG. 4B.

図2は、かかる補正を行った特性曲線を実現することができる本発明の実施の形態に係る回路構成図であって、一部の構成部分が回路ブロックで示されているものである。   FIG. 2 is a circuit configuration diagram according to an embodiment of the present invention capable of realizing a characteristic curve subjected to such correction, and a part of the configuration is shown as a circuit block.

図2において、11aは非接地側入力端子、11bは接地側入力端子、12は第1の可変容量ダイオード、13は第2の可変容量ダイオード、14は負性インピーダンス変換回路(NCC)、15は入力結合容量、16a、16bは可制御電圧形成装置、17a、17bはバッファ抵抗、18は出力結合容量、19はバイパス容量である。   In FIG. 2, 11a is a non-ground side input terminal, 11b is a ground side input terminal, 12 is a first variable capacitance diode, 13 is a second variable capacitance diode, 14 is a negative impedance conversion circuit (NCC), and 15 is Input coupling capacitors, 16a and 16b are controllable voltage generating devices, 17a and 17b are buffer resistors, 18 is an output coupling capacitor, and 19 is a bypass capacitor.

そして、第1の可変容量ダイオード12は、カソードが入力結合容量15を通して非接地側入力端子11aに、アノードが非接地側入力端子11bにそれぞれ接続され、第1の可変容量ダイオード12に並列にそれぞれ一方の可制御電圧形成装置16aとバッファ抵抗17aの直列回路が接続される。第2の可変容量ダイオード13は、カソードが出力結合容量18を通して負性インピーダンス変換回路14の出力端に接続され、アノードがバイパス容量19を通して接地側入力端子11bに接続されるとともに、一方の可制御電圧形成装置16aとバッファ抵抗17aとの接続点に接続される。また、第2の可変容量ダイオード13のカソードと接地側入力端子11bとの間には他方の可制御電圧形成装置16bとバッファ抵抗17bの直列回路が接続される。   The first variable capacitance diode 12 has a cathode connected to the non-ground side input terminal 11 a through the input coupling capacitor 15, an anode connected to the non-ground side input terminal 11 b, and in parallel to the first variable capacitance diode 12. A series circuit of one controllable voltage forming device 16a and a buffer resistor 17a is connected. The second variable capacitance diode 13 has a cathode connected to the output terminal of the negative impedance conversion circuit 14 through the output coupling capacitor 18, an anode connected to the ground side input terminal 11b through the bypass capacitor 19, and one controllable one. It is connected to a connection point between the voltage forming device 16a and the buffer resistor 17a. A series circuit of the other controllable voltage generating device 16b and the buffer resistor 17b is connected between the cathode of the second variable capacitance diode 13 and the ground side input terminal 11b.

この場合、第1の可変容量ダイオード12と第2の可変容量ダイオード13は、一方の可制御電圧形成装置16aの調整によって、第1の可変容量ダイオード12の容量が増大または減少したときに、第2の可変容量ダイオード13の容量が差動的に減少または増大するように、第1及び第2の可変容量ダイオード12、13の接続極性を選ぶとともに、第1及び第2の可変容量ダイオード12、13にそれぞれ接続される一方の可制御電圧形成装置16a及び他方の可制御電圧形成装置16bの接続状態が設定される。   In this case, the first variable-capacitance diode 12 and the second variable-capacitance diode 13 are changed when the capacitance of the first variable-capacitance diode 12 is increased or decreased by adjustment of one controllable voltage generator 16a. The connection polarity of the first and second variable capacitance diodes 12 and 13 is selected so that the capacitance of the two variable capacitance diodes 13 is differentially decreased or increased, and the first and second variable capacitance diodes 12 and 12 are selected. The connection states of one controllable voltage forming device 16a and the other controllable voltage forming device 16b connected to each other are set.

このような構成にすれば、負性インピーダンス変換回路3の入力端側に第1の可変容量ダイオード12が、負性インピーダンス変換回路3の出力端側に第2の可変容量ダイオード13がそれぞれ接続され、一方の可制御電圧形成装置16aを調整することにより、第1の可変容量ダイオード12の容量変化方向と第2の可変容量ダイオード13の容量変化方向とが互いに逆になり、そのときに第2の可変容量ダイオード13の容量が負性インピーダンス変換回路3の入力端から見たとき負性容量になって第1の可変容量ダイオード12の容量に加算されるので、非接地側入力端子11aと接地側入力端子11b間に形成される第1及び第2の可変容量ダイオード12、13を含む総合容量は、図4の点直線(b)に示すようにほぼ直線状の特性曲線になる。   With this configuration, the first variable capacitance diode 12 is connected to the input end side of the negative impedance conversion circuit 3, and the second variable capacitance diode 13 is connected to the output end side of the negative impedance conversion circuit 3. By adjusting one of the controllable voltage forming devices 16a, the capacitance change direction of the first variable capacitance diode 12 and the capacitance change direction of the second variable capacitance diode 13 are opposite to each other. The capacitance of the variable capacitance diode 13 becomes a negative capacitance when viewed from the input terminal of the negative impedance conversion circuit 3, and is added to the capacitance of the first variable capacitance diode 12. Therefore, the non-ground side input terminal 11a and the ground The total capacitance including the first and second variable capacitance diodes 12 and 13 formed between the side input terminals 11b is substantially linear as shown by the dotted line (b) in FIG. It becomes curve.

そして、図4のグラフに示した実曲線(a1 )、(a2 )及び点直線(b)から判るように、一方の可制御電圧形成装置16aを調整することにより、第1の可変容量ダイオード12に印加される逆制御電圧が約2Vであるときの容量が400pF(P点参照)になり、第2の可変容量ダイオード13に印加される逆制御電圧が約10Vであるときの容量が−100pF(Q点参照)になるとすれば、P点における容量(400pF)とQ点における容量(−100pF)との総合容量は300pF(R点参照)になる。同じように、一方の可制御電圧形成装置16aの調整により、第1の可変容量ダイオード12に印加される逆制御電圧及び第2の可変容量ダイオード13に印加される逆制御電圧が相互に逆方向に変化した場合においても、それらの総合容量は点直線(b)に示す直線上を移動するようになる。 Then, as can be seen from the solid curves (a 1 ), (a 2 ) and the dotted line (b) shown in the graph of FIG. 4, the first variable capacitor is adjusted by adjusting one controllable voltage forming device 16 a. The capacity when the reverse control voltage applied to the diode 12 is about 2V is 400 pF (see point P), and the capacity when the reverse control voltage applied to the second variable capacitance diode 13 is about 10V. Assuming −100 pF (see Q point), the total capacity of the capacitance at point P (400 pF) and the capacitance at point Q (−100 pF) is 300 pF (see R point). Similarly, by adjusting one controllable voltage generator 16a, the reverse control voltage applied to the first variable capacitance diode 12 and the reverse control voltage applied to the second variable capacitance diode 13 are opposite to each other. Even when it is changed to, their total capacity moves on the straight line shown by the dotted line (b).

ところで、図2に図示された可変容量回路は、図4の点直線(b)の下半分に示すように負性容量を示す領域が存在しており、現実の可変容量回路としては、負性容量を示す領域が存在しない方が使い勝手がよい。   By the way, the variable capacitance circuit shown in FIG. 2 has a region showing a negative capacitance as shown in the lower half of the dotted line (b) in FIG. It is easier to use if there is no area showing capacity.

図5は、かかる負性容量を示す領域が存在しない可変容量回路を実現した本発明の一つの実施の形態を示す回路構成図であって、同様に一部の構成部分が回路ブロックで示されているものである。   FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of the present invention in which a variable capacitance circuit without such a region showing negative capacitance is realized. Similarly, some of the components are shown as circuit blocks. It is what.

図5において、20は第1の可変容量ダイオード12に並列接続された付加容量であって、その他、図2に図示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付け、それら構成要素の説明は省略する。   In FIG. 5, reference numeral 20 denotes an additional capacitor connected in parallel to the first variable capacitance diode 12, and other components that are the same as those shown in FIG. Is omitted.

図5に示すように、この可変容量回路は、第1の可変容量ダイオード12に並列に付加容量20を接続したもので、付加容量20の容量によって図4の点直線(b)における負性容量領域を実質的になくすようにしたものである。すなわち、図4(c)に図示の直線は、点直線(b)の全体を付加容量20の容量分だけ正容量方向にシフトさせたもので、図4の例においては、付加容量20の容量を約500pFに選んでいる。このような構成にすれば、この可変容量回路が可制御電圧形成装置16aの調整によって負性容量を生じることはなく、使い勝手のよい可変容量回路を得ることができる。   As shown in FIG. 5, the variable capacitance circuit is obtained by connecting an additional capacitor 20 in parallel to the first variable capacitance diode 12, and the negative capacitance in the dotted line (b) of FIG. 4 depends on the capacitance of the additional capacitor 20. The area is substantially eliminated. That is, the straight line shown in FIG. 4C is obtained by shifting the entire dotted line (b) in the positive capacity direction by the capacity of the additional capacitor 20, and in the example of FIG. Is selected to be about 500 pF. With this configuration, the variable capacitance circuit does not generate a negative capacitance due to the adjustment of the controllable voltage generator 16a, and a variable capacitance circuit that is easy to use can be obtained.

ところで、前述のような可変容量回路に用いられる負性インピーダンス変換回路は、可変容量回路の使用周波数信号帯によってその構成を異にするもので、この可変容量回路をアクティブフィルタ等のように比較的低い周波数信号帯において使用する場合には、オペアンプを用いた負性インピーダンス変換回路が用いるのが好適である。   By the way, the negative impedance conversion circuit used in the variable capacitance circuit as described above is configured differently depending on the frequency band used for the variable capacitance circuit, and the variable capacitance circuit is relatively similar to an active filter or the like. When used in a low frequency signal band, it is preferable to use a negative impedance conversion circuit using an operational amplifier.

図6は、オペアンプを用いた負性インピーダンス変換回路の構成の一例を示すもので、211 は非接地側入力端子、212 は接地側入力端子、22はオペアンプ、23、24、25はインピーダンスである。そして、オペアンプ22は、非反転入力端(+)と出力端との間にインピーダンス23が接続され、反転入力端(−)と出力端との間にインピーダンス24が接続され、非反転入力端(+)が非接地側入力端子211 に接続され、反転入力端(−)と出力端と接地側入力端子212 との間にインピーダンス25が接続されている。 FIG. 6 shows an example of the configuration of a negative impedance conversion circuit using an operational amplifier. 21 1 is a non-ground side input terminal, 21 2 is a ground side input terminal, 22 is an operational amplifier, and 23, 24, and 25 are impedances. It is. The operational amplifier 22 has an impedance 23 connected between the non-inverting input terminal (+) and the output terminal, an impedance 24 connected between the inverting input terminal (−) and the output terminal, and a non-inverting input terminal ( +) Is connected to the non-grounded input terminal 21 1 , and an impedance 25 is connected between the inverting input terminal (−), the output terminal, and the grounded input terminal 21 2 .

この負性インピーダンス変換回路の動作は、入力端子211 、212 間に入力電圧eiが供給され、その入力電圧eiがオペアンプ22の非反転入力端(+)に供給されたとき、オペアンプ22の出力電圧をeo、インピーダンス23に流れる電流をi、3つのインピーダンス23、24、25のインピーダンスをそれぞれZ1 、Z2 、Z3 とすれば、入力端子211 、212 から見た入力インピーダンスZinは、Zin=ei/iで示される。このとき、i=(ei−eo)/Z1 、及び、ei=eo{Z3 /(Z2 +Z3 )}の関係を有するので、入力インピーダンスZinは、
Zin=−{(Z1 ・Z3 )/Z2 }・・・・(1)
となる。
The operation of the negative impedance converter circuit is such that when the input voltage ei is supplied between the input terminals 21 1 and 21 2 and the input voltage ei is supplied to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 22, If the output voltage is eo, the current flowing through the impedance 23 is i, and the impedances of the three impedances 23, 24 and 25 are Z 1 , Z 2 and Z 3 , respectively, the input impedance Zin viewed from the input terminals 21 1 and 21 2 Is represented by Zin = ei / i. At this time, since there is a relationship of i = (ei−eo) / Z 1 and ei = eo {Z 3 / (Z 2 + Z 3 )}, the input impedance Zin is
Zin = − {(Z 1 · Z 3 ) / Z 2 } (1)
It becomes.

ここで、インピーダンス23、24を抵抗素子に選び、それらのインピーダンスZ1 、Z2 を抵抗R1 、R2 とし、インピーダンス25を容量素子に選び、そのインピーダンスZ3 を容量C3 とすれば、Z3 =1/sC3 (sはラプラス変換子)で表わされるから、入力インピーダンスZinは、
Zin=−{R1 /(sC3 ・R2 )}・・・・(2)
となって、負性容量{−(C3 ・R2 )/R1 }が形成される。
Here, if the impedances 23 and 24 are selected as resistance elements, the impedances Z 1 and Z 2 are resistances R 1 and R 2 , the impedance 25 is selected as a capacitance element, and the impedance Z 3 is a capacitance C 3 , Since Z 3 = 1 / sC 3 (s is a Laplace transformer), the input impedance Zin is
Zin = − {R 1 / (sC 3 · R 2 )} (2)
Thus, a negative capacity {-(C 3 · R 2 ) / R 1 } is formed.

一方、インピーダンス24、25を抵抗素子に選び、それらのインピーダンスZ2 、Z3 を抵抗R2 、R3 とし、インピーダンス22を容量素子に選び、そのインピーダンスZ1 を容量C1 とすれば、入力インピーダンスZinは、
Zin=−{R3 /(sC1 ・R2 )}・・・・(3)
となって、負性容量{−(sC1 ・R2 )/R3 }が形成される。
On the other hand, if the impedances 24 and 25 are selected as resistance elements, the impedances Z 2 and Z 3 are selected as resistances R 2 and R 3 , the impedance 22 is selected as a capacitance element, and the impedance Z 1 is defined as a capacitance C 1. Impedance Zin is
Zin = − {R 3 / (sC 1 · R 2 )} (3)
Thus, a negative capacity {-(sC 1 · R 2 ) / R 3 } is formed.

この場合、オペアンプ22は、その非反転入力端(+)及び反転入力端(−)に接続される素子、例えばインピーダンス23、24が逆の入力端に接続されたとしても、その動作は殆ど同じである。また、前式(2)、(3)から明らかなように、R1 /R2 及びR3 /R2 はそれぞれ係数であるので、同種類のインピーダンスであれば、容量素子であってもインダクタ素子であってもよいが、抵抗素子が最も使用し易いことはいうまでもない。 In this case, the operation of the operational amplifier 22 is almost the same even if elements connected to the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (−), for example, impedances 23 and 24 are connected to the opposite input terminals. It is. Further, as apparent from the previous equations (2) and (3), R 1 / R 2 and R 3 / R 2 are coefficients, respectively, so that the same type of impedance can be used even if it is a capacitive element. Although it may be an element, it goes without saying that a resistance element is most easily used.

次に、図7は、図6に図示の負性インピーダンス変換回路に第1及び第2の可変容量ダイオードを差動的に動作させる回路を組み合わせた負性容量回路の一つの構成例を示す回路構成図である。   Next, FIG. 7 is a circuit showing one configuration example of a negative capacitance circuit in which the negative impedance conversion circuit shown in FIG. 6 is combined with a circuit for operating the first and second variable capacitance diodes differentially. It is a block diagram.

図7において、26は結合容量であって、使用周波数において低インピーダンスを示す大容量のものであり、27は抵抗素子であって、高い抵抗値を有するゼロ電位維持用抵抗であって、その他、図5及び図6図示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付け、それらの構成要素についての説明は省略する。   In FIG. 7, reference numeral 26 denotes a coupling capacitor, which has a large capacity showing a low impedance at the operating frequency, 27 is a resistance element, a zero potential maintaining resistor having a high resistance value, The same components as those illustrated in FIGS. 5 and 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

本構成例による負性容量回路は、図5に図示された負性容量回路の動作とほぼ同じ動作をするものであって、第1の可変容量ダイオード12及び第2の可変容量ダイオード13は、一方の可制御電圧形成装置16aの調整によって第1の可変容量ダイオード12に印加される逆制御電圧及び第2の可変容量ダイオード13に印加される逆制御電圧が相互に逆方向に変化し、付加容量20の容量を含んだ総合容量は、図4(c)に図示の直線に示す線上を移動するものである。   The negative capacitance circuit according to the present configuration example performs substantially the same operation as that of the negative capacitance circuit illustrated in FIG. 5, and the first variable capacitance diode 12 and the second variable capacitance diode 13 include: Adjustment of one controllable voltage generator 16a causes the reverse control voltage applied to the first variable capacitance diode 12 and the reverse control voltage applied to the second variable capacitance diode 13 to change in the opposite directions to each other. The total capacity including the capacity of the capacity 20 moves on the line indicated by the straight line shown in FIG.

一方、この可変容量回路をLC同調回路等のように比較的高い周波数信号帯において使用する場合には、ディスクリート素子によって構成された負性インピーダンス変換回路を用いるのが好適であって、その一例として、本件出願人によって提示された特開2005−303505号公報に記載の負性インピーダンス変換回路がある。この特開2005−303505号公報に記載の負性インピーダンス変換回路は、エミッタとコレクタとが共通接続された一対の入力トランジスタとそれらの共通接続に接続された出力トランジスタとを備えた増幅段を備え、出力トランジスタのコレクタ及びエミッタから一対の入力トランジスタのベースに至る正帰還ループ及び負帰還ループが接続されているものである。   On the other hand, when this variable capacitance circuit is used in a relatively high frequency signal band such as an LC tuning circuit, it is preferable to use a negative impedance conversion circuit composed of discrete elements. There is a negative impedance conversion circuit described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-303505 presented by the present applicant. The negative impedance conversion circuit described in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-303505 includes an amplification stage including a pair of input transistors whose emitters and collectors are commonly connected, and an output transistor connected to the common connection. The positive feedback loop and the negative feedback loop from the collector and emitter of the output transistor to the base of the pair of input transistors are connected.

かかる構成の負性インピーダンス変換回路は、ある程度高い高周波信号帯に至るまで使用することが可能であるが、増幅段の正帰還ループ利得及び負帰還ループ利得に少なくとも40dB程度を必要とするので、使用可能な周波数信号帯の上限をより高くした場合、出力トランジスタのコレクタ負荷抵抗及びエミッタ負荷抵抗の抵抗値を小さく選ぶ必要があり、その結果として増幅段のループ利得が不足する場合が生じる。このような場合には、増幅段の段数を増やして増幅利得を高めたり、1チップ内にダーリントン接続した複合トランジスタからなる増幅段を用いて同じ様に増幅利得を高める必要がある。   The negative impedance conversion circuit having such a configuration can be used up to a somewhat high frequency signal band, but requires at least about 40 dB for the positive feedback loop gain and the negative feedback loop gain of the amplification stage. When the upper limit of the possible frequency signal band is made higher, it is necessary to select the resistance values of the collector load resistance and the emitter load resistance of the output transistor to be small, and as a result, the loop gain of the amplification stage may be insufficient. In such a case, it is necessary to increase the amplification gain by increasing the number of amplification stages, or to increase the amplification gain in the same manner by using an amplification stage composed of a composite transistor connected in Darlington within one chip.

次いで、図8及び図9は、前述のような要件を満たす負性インピーダンス変換回路を用いた負性容量回路の構成例を示すもので、図8に図示の構成例は、負性インピーダンス変換回路に1個の可変容量ダイオードを組み合わせて用いた負性容量回路の構成例を示すものであり、図9に図示の構成例は、負性インピーダンス変換回路に第1及び第2の可変容量ダイオードを組み合わせて用いた負性容量回路の構成例を示すものである。   Next, FIGS. 8 and 9 show a configuration example of a negative capacitance circuit using a negative impedance conversion circuit that satisfies the above-described requirements. The configuration example shown in FIG. 8 is a negative impedance conversion circuit. FIG. 9 shows a configuration example of a negative capacitance circuit using a combination of one variable capacitance diode and the configuration example shown in FIG. 9 includes the first and second variable capacitance diodes in the negative impedance conversion circuit. The example of a structure of the negative capacity circuit used in combination is shown.

図8に示されるように、本構成例による負性インピーダンス変換回路28は、エミッタが共通接続された一対の入力トランジスタ291 、292 及び出力トランジスタ30からなる増幅段と、結合容量31と帰還抵抗33とからなる正帰還ループ及び結合容量31、32と帰還抵抗34とからなる負帰還ループとからなっている。そして、入力トランジスタ291 のベースに供給される信号に対しては、入力トランジスタ291 がエミッタフォロワ動作、入力トランジスタ292 がベース接地動作、出力トランジスタ30がエミッタ接地動作を行い、出力トランジスタ30のコレクタに生じた信号は負帰還ループを通して入力トランジスタ291 のベースに帰還され、一方、入力トランジスタ292 のベースに供給される信号に対しては、入力トランジスタ292 及び出力トランジスタ30がエミッタ接地動作を行い、出力トランジスタ30のコレクタに生じた信号は正帰還ループを通して入力トランジスタ292 のベースに帰還され、負性インピーダンス変換回路28が構成される。 As shown in FIG. 8, the negative impedance conversion circuit 28 according to the present configuration example includes an amplification stage including a pair of input transistors 29 1 , 29 2 and an output transistor 30 having emitters connected in common, a coupling capacitor 31, and feedback. It consists of a positive feedback loop composed of a resistor 33 and a negative feedback loop composed of a coupling capacitor 31, 32 and a feedback resistor 34. Then, the signal supplied to the base of the input transistor 29 1, the input transistor 29 1 is the emitter follower operation performs input transistor 29 2 is grounded base operation, the output transistor 30 is grounded emitter operation, the output transistor 30 signal generated in the collector is fed back to the base of the input transistor 29 1 through the negative feedback loop, whereas, for the signal supplied to the base of the input transistor 29 2, input transistors 29 2 and the output transistor 30 is grounded emitter operation was carried out, the signal generated in the collector of the output transistor 30 is fed back to the base of the input transistor 29 2 via the positive feedback loop, is constituted negative impedance converter circuit 28.

この場合、図8に示される負性容量回路は、負性インピーダンス変換回路28の内部構成が図1に図示された負性容量回路3と異なっているだけで、その機能には特段の違いはなく、また、負性インピーダンス変換回路28の以外の構成については図1に図示された負性容量回路と同じ構成になっている。このため、図1に図示された構成要件と同じ構成要件については同じ符号を付け、それらの構成要件についての説明は省略し、同じように、図8に示される負性容量回路の動作についても、図1に図示された負性容量回路の動作とほぼ同じであるので、当該負性容量回路の動作の説明も省略する。   In this case, the negative capacitance circuit shown in FIG. 8 is different from the negative capacitance circuit 3 shown in FIG. 1 only in the internal configuration of the negative impedance conversion circuit 28. Further, the configuration other than the negative impedance conversion circuit 28 is the same as that of the negative capacitance circuit shown in FIG. For this reason, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, description of those components is omitted, and the operation of the negative capacitance circuit shown in FIG. Since the operation of the negative capacitance circuit shown in FIG. 1 is almost the same, the description of the operation of the negative capacitance circuit is also omitted.

また、図9に示されるように、本構成例による負性容量回路35は、一対の入力ダーリントン接続複合トランジスタ361 、362 及び出力トランジスタ37からなる増幅段と、結合容量38と帰還抵抗39とからなる正帰還ループ及び帰還抵抗40と結合容量41とからなる負帰還ループとからなっている。そして、入力ダーリントン接続複合トランジスタ361 のベースに供給される信号に対しては、入力ダーリントン接続複合トランジスタ361 がエミッタ接地動作、出力トランジスタ37が実質的にエミッタフォロワ動作を行い、出力トランジスタ37のエミッタに生じた信号は負帰還ループを通してダーリントン接続複合トランジスタ361 のベースに帰還され、一方、入力ダーリントン接続複合トランジスタ362 のベースに供給される信号に対しては、入力ダーリントン接続複合トランジスタ362 がエミッタ接地動作及び出力トランジスタ37が実質的にエミッタ接地動作を行い、出力トランジスタ37のコレクタに生じた信号は正帰還ループを通して入力ダーリントン接続複合トランジスタ362 のベースに帰還され、負性インピーダンス変換回路35が構成される。 As shown in FIG. 9, the negative capacitance circuit 35 according to this configuration example includes an amplification stage including a pair of input Darlington connection composite transistors 36 1 and 36 2 and an output transistor 37, a coupling capacitor 38, and a feedback resistor 39. And a negative feedback loop composed of a feedback resistor 40 and a coupling capacitor 41. Then, the signal supplied to the base of the input Darlington-connected composite transistor 36 1, input Darlington-connected composite transistor 36 1 is grounded emitter operation, the output transistor 37 performs substantially the emitter follower operation, the output transistor 37 signals generated in the emitter is fed back to the base of the Darlington-connected composite transistor 36 1 through the negative feedback loop, whereas, for the signal supplied to the base of the input Darlington-connected composite transistor 36 2, input Darlington-connected composite transistor 36 2 There performed grounded emitter operation and the output transistor 37 is substantially grounded emitter operation, the signal generated in the collector of the output transistor 37 is fed back to the base of the input Darlington-connected composite transistor 36 2 via the positive feedback loop, negative impedance The scan conversion circuit 35 is configured.

この場合、図9に示される負性容量回路は、負性インピーダンス変換回路35の内部構成が図5に図示された負性容量回路3と異なっているだけで、その機能には特段の違いはなく、また、負性インピーダンス変換回路35の以外の構成については図5に図示された負性容量回路14と同じ構成になっている。このため、図5に図示された構成要件と同じ構成要件については同じ符号を付け、それらの構成要件についての説明は省略し、同じように、図9に示される負性容量回路の動作についても、図5に図示された負性容量回路の動作とほぼ同じであるので、当該負性容量回路の動作の説明も省略する。   In this case, the negative capacitance circuit shown in FIG. 9 is different from the negative capacitance circuit 3 shown in FIG. 5 only in the internal configuration of the negative impedance conversion circuit 35. The configuration other than the negative impedance conversion circuit 35 is the same as that of the negative capacitance circuit 14 shown in FIG. For this reason, the same components as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, description of those components is omitted, and the operation of the negative capacitance circuit shown in FIG. Since the operation of the negative capacitance circuit shown in FIG. 5 is almost the same, the description of the operation of the negative capacitance circuit is also omitted.

分布容量を打ち消すような補正を行い、略直線状の特性曲線を実現することができる本発明の一つの実施の形態を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows one embodiment of this invention which can correct | amend so that distribution capacity may be canceled and can implement | achieve a substantially linear characteristic curve. 補正を行って正負容量方向に直線状に延びる特性曲線を実現できる本発明の一つの実施の形態を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows one embodiment of this invention which can implement | achieve and implement | achieve the characteristic curve extended linearly in the positive / negative capacitance direction by correcting. 可変容量ダイオードに印加される逆制御電圧の変化状態に対応した可変容量ダイオードの容量の変化状態を示す片対数目盛グラフに記録した特性曲線である。It is the characteristic curve recorded on the semilogarithmic scale graph which shows the change state of the capacity | capacitance of the variable capacity diode corresponding to the change state of the reverse control voltage applied to a variable capacity diode. 第1及び第2の可変容量ダイオードに印加される逆制御電圧の変化状態に対応したそれらの容量の変化状態を両線形目盛グラフに記録した特性曲線である。It is the characteristic curve which recorded the change state of those capacity | capacitances corresponding to the change state of the reverse control voltage applied to the 1st and 2nd variable capacitance diode on both linear scale graphs. 負性容量を示す領域が存在しない可変容量回路を実現した一つの構成例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows one structural example which implement | achieved the variable capacitance circuit in which the area | region which shows a negative capacity does not exist. オペアンプを用いて構成した負性インピーダンス変換回路の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the negative impedance converter circuit comprised using the operational amplifier. 図6に図示の負性インピーダンス変換回路に第1及び第2の可変容量ダイオードを差動動作させる回路を組み合わせた負性容量回路の回路構成を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a negative capacitance circuit in which the negative impedance conversion circuit shown in FIG. 6 is combined with a circuit for differentially operating the first and second variable capacitance diodes. 増幅段の利得を低下させることのない負性インピーダンス変換回路を用いた負性容量回路の構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a structure of the negative capacity circuit using the negative impedance conversion circuit which does not reduce the gain of an amplification stage. 増幅段の利得を低下させることのない負性インピーダンス変換回路を用いた負性容量回路の構成の他の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another example of a structure of the negative capacitance circuit using the negative impedance conversion circuit which does not reduce the gain of an amplification stage.

符号の説明Explanation of symbols

1a、11a、21a 非接地側入力端子
1b、11b、21b 接地側入力端子
2 可変容量ダイオード
3、14、28、35 負性インピーダンス変換回路(NCC)
4、15 入力結合容量
5 負荷容量
6、16a、16b 可制御電圧形成装置
7、17a、17b バッファ抵抗
12 第1の可変容量ダイオード
13 第2の可変容量ダイオード
18 出力結合容量
19 バイパス容量
20 付加容量
22 オペアンプ
23、24、25 インピーダンス
26 結合容量
27 抵抗素子
291 、292 一対の入力トランジスタ
30、37 出力トランジスタ
31、32、38、41 容量素子
33、34、39、40 帰還抵抗
361 、362 一対のダーリントン接続複合トランジスタ
1a, 11a, 21a Non-grounded input terminal 1b, 11b, 21b Grounded input terminal 2 Variable capacitance diode 3, 14, 28, 35 Negative impedance conversion circuit (NCC)
4, 15 Input coupling capacitance 5 Load capacitance 6, 16a, 16b Controllable voltage generator 7, 17a, 17b Buffer resistor 12 First variable capacitance diode 13 Second variable capacitance diode 18 Output coupling capacitance 19 Bypass capacitance 20 Additional capacitance 22 Operational amplifiers 23, 24, 25 Impedance 26 Coupling capacity 27 Resistive elements 29 1 , 29 2 Pair of input transistors 30, 37 Output transistors 31, 32, 38, 41 Capacitance elements 33, 34, 39, 40 Feedback resistances 36 1 , 36 2 pairs of Darlington-connected composite transistors

Claims (5)

非接地側入力端子と接地側入力端子間に接続され、可制御電圧形成装置から出力される可変制御電圧が供給される可変容量ダイオードと、入力端と出力端と接地端とを有する負性インピーダンス変換回路であって、前記入力端が前記非接地側入力端子に接続され、前記出力端が容量素子を介して前記接地側入力端子に接続された負性インピーダンス変換回路とを備え、前記容量素子の容量値を前記非接地側入力端子と前記接地側入力端子間に形成される分布容量値に略等しい値になるように選び、それにより前記可制御電圧形成装置の調整により前記可制御電圧形成装置から出力される可変制御電圧を線形変化させるに伴って前記可変容量ダイオードの容量値が対数的に変化するように形成されていることを特徴とする可変容量回路。 A negative impedance connected between a non-ground side input terminal and a ground side input terminal and having a variable capacitance voltage supplied with a variable control voltage output from a controllable voltage generator, an input end, an output end, and a ground end A negative impedance conversion circuit, wherein the input end is connected to the non-ground side input terminal, and the output end is connected to the ground side input terminal via a capacitive element. Is selected to be approximately equal to the distributed capacitance value formed between the non-grounded input terminal and the grounded input terminal, thereby adjusting the controllable voltage by adjusting the controllable voltage generator. A variable capacitance circuit, wherein the capacitance value of the variable capacitance diode is changed logarithmically as the variable control voltage output from the device is linearly changed. 非接地側入力端子と接地側入力端子間に接続され、可制御電圧形成装置から出力される第1の可変制御電圧が供給される第1の可変容量ダイオードと、入力端と出力端と接地端とを有する負性インピーダンス変換回路であって、前記入力端が前記非接地側入力端子に接続され、前記出力端が前記可制御電圧形成装置から出力される第2の可変制御電圧が供給される第2の可変容量ダイオード容量素子を介して前記接地側入力端子に接続された負性インピーダンス変換回路とを備え、前記第1の可変制御電圧及び前記第2の可変制御電圧は、前記可制御電圧形成装置の調整により互いに逆方向に増減し、前記第1及び第2の可変制御電圧の各容量値を互いに逆方向に変化させるように構成され、それにより前記可制御電圧形成装置から出力される前記第1及び第2の可変制御電圧を線形変化させるに伴って前記第1及び第2の可変容量ダイオードの総合容量値が正負容量領域を線形に変化するように形成されていることを特徴とする可変容量回路。 A first variable capacitance diode connected between the non-ground side input terminal and the ground side input terminal and supplied with a first variable control voltage output from the controllable voltage generator; an input end, an output end, and a ground end The input terminal is connected to the non-grounded input terminal, and the output terminal is supplied with a second variable control voltage output from the controllable voltage generator. A negative impedance conversion circuit connected to the ground-side input terminal via a second variable capacitance diode capacitance element, wherein the first variable control voltage and the second variable control voltage are the controllable voltage By adjusting the forming device, the capacitance values of the first and second variable control voltages are increased and decreased in opposite directions, and the capacitance values of the first and second variable control voltages are changed in the opposite directions, thereby being output from the controllable voltage forming device. The total capacitance value of the first and second variable capacitance diodes is formed so as to change linearly in the positive and negative capacitance regions as the first and second variable control voltages change linearly. Variable capacitance circuit. 前記非接地側入力端子と前記接地側入力端子間に、前記第1の可変容量ダイオードに並列に固定容量素子を付加接続し、前記固定容量素子の容量値を、前記第1及び第2の可変制御電圧を線形変化させるに伴って前記第1及び第2の可変容量ダイオードの総合容量値が正容量領域だけを線形に変化するような値に選んでいることを特徴とする請求項2に記載の可変容量回路。 A fixed capacitance element is additionally connected in parallel with the first variable capacitance diode between the non-ground side input terminal and the ground side input terminal, and the capacitance value of the fixed capacitance element is changed between the first and second variable capacitance elements. 3. The total capacitance value of the first and second variable capacitance diodes is selected to be a value that linearly changes only in the positive capacitance region as the control voltage is linearly changed. Variable capacitance circuit. 前記負性インピーダンス変換回路は、オペアンプと、その一方の入力端と出力端間に接続された第1のインピーダンスと、その他方の入力端と出力端間に接続された第2のインピーダンスと、その他方の入力端と接地点間に接続された第3のインピーダンスとによって構成されているものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の可変容量回路。 The negative impedance conversion circuit includes an operational amplifier, a first impedance connected between one input end and an output end, a second impedance connected between the other input end and the output end, and the other 4. The variable capacitance circuit according to claim 1, wherein the variable capacitance circuit is configured by a third impedance connected between one input end and a grounding point. 5. 前記負性インピーダンス変換回路は、個別増幅素子を用いて構成された第1及び第2の入力端と1つの出力端を有する差動増幅器と、その第1の入力端と出力端間に接続された第1のインピーダンスと、その第2の入力端と出力端間に接続された第2のインピーダンスと、その第2の入力端と接地点間に接続された第3のインピーダンスとによって構成されているものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の可変容量回路。 The negative impedance conversion circuit is connected between a first input terminal and an output terminal of a differential amplifier having first and second input terminals and one output terminal configured using individual amplifying elements. A first impedance, a second impedance connected between the second input terminal and the output terminal, and a third impedance connected between the second input terminal and the grounding point. The variable capacitance circuit according to claim 1, wherein the variable capacitance circuit is provided.
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