DE10148515A1 - Frequenzspannungswandler - Google Patents

Frequenzspannungswandler

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DE10148515A1
DE10148515A1 DE10148515A DE10148515A DE10148515A1 DE 10148515 A1 DE10148515 A1 DE 10148515A1 DE 10148515 A DE10148515 A DE 10148515A DE 10148515 A DE10148515 A DE 10148515A DE 10148515 A1 DE10148515 A1 DE 10148515A1
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DE
Germany
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circuit
delay
signal
line
transmission line
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DE10148515A
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Hiroshi Komurasaki
Hisayasu Sato
Takahiro Miki
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Es ist ein Frequenzspannungswandler bereitgestellt, der umfasst: eine erste Übertragungsleitung zur Übertragung eines Eingangssignals sowie eine zweite Übertragungsleitung, die mit einer Verzögerungsleitungsschaltung (5) versehen ist, eine dritte Übertragungsleitung zur Übertragung eines Referenzsignals sowie eine vierte Übertragungsleitung, die mit einer Verzögerungsleitungsschaltung (12) versehen ist, eine Mischerschaltung (7) und einen geschlossenen Kreis mit einer Steuerungsschaltung (18) zur Ausgabe des gleichen Steuerungssignals zur Steuerungsabschnitten von Verzögerungsleitungsschaltungen (5, 12), so dass die Größe einer Verzögerung durch die Verzögerungsleitungsschaltung (12) einen Zyklus des Referenzsignals erreicht, wodurch eine Linearität in Bezug auf die Frequenz eines modulierten Wellensignals erhalten wird und eine Frequenzspannungsumwandlung ausgeführt wird, auch wenn eine Mittenfrequenz niedrig ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Frequenzspannungswandler, und insbesondere einen Frequenzspannungswandler, der in der Lage ist, eine Linearität in Bezug auf ein moduliertes Wellensignal in einem breiten Frequenzband zu halten.
Beschreibung des Standes der Technik
In Fig. 9 ist ein Schaltungsdiagramm gezeigt, das einen Aufbau eines herkömmlichen Frequenzspannungswandlers zeigt, der in einer Demodulatorschaltung bezüglich Frequenzmodulationsverfahren, wie beispielsweise FM, FSK, GFSK usw., eingesetzt wird. In Fig. 9 bezeichnet Bezugszeichen 101 eine Mischerschaltung zur Umwandlung eines modulierten Wellensignals Vin mit einer Zwischenfrequenz in eine Frequenzspannung, Bezugszeichen 102 bezeichnet einen ersten Eingangsanschluss der Mischerschaltung 101, Bezugszeichen 103 bezeichnet einen zweiten Eingangsanschluss der Mischerschaltung 102, Bezugszeichen 104 bezeichnet einen ersten Kondensator (Kapazität C1), der mit einer Signalleitung verbunden ist, die zu dem zweiten Eingangsanschluss 103 abzweigt, Bezugszeichen 105 bezeichnet eine Spannungsquelle, Bezugszeichen 106 bezeichnet einen zweiten Kondensator (Kapazität C2), Bezugszeichen 107 bezeichnet eine Spule (Induktivität L) und Bezugszeichen 108 bezeichnet einen Widerstand (Widerstandswert R). Ferner bezeichnet Vout ein von der Mischerschaltung 101 ausgegebenes Signal.
Nachstehend ist die Arbeitsweise des Frequenzspannungswandlers beschrieben.
Wenn das modulierte Wellensignal Vin zugeführt wird, wird das Verhältnis zwischen einem Gleichstrom- bzw. DC-Ausgangssignal, das durch Entfernen der Oberwellen von dem Ausgangssignal Vout erhalten wird, und dem modulierten Wellensignal Vin durch nachstehende Gleichung (1) dargestellt:
Vin(S)/Vout(S) ∝ s2LC2/s2L(C1 + C2) + sL/R + 1, (s = jω) (1)
Wenn die Variablen in Gleichung (1) wie in der nachstehenden Gleichung (2) definiert sind, wird die Gleichung (1) in die nachstehende Gleichung (3) umgewandelt.
Vout/Vin ∝ π/2-tan-1[Q (ω/ω0-ω0/ω)] (3)
ω-ω0 << ω0/Q (4)
Wie es aus der vorstehenden Gleichung (3) hergeleitet ist, resultiert die Spannung des Ausgangssignal Vout in eine, die als eine Funktion einer Frequenz ω gegeben ist. Unter der Bedingung in der vorstehenden Gleichung (4) wird die Beziehung zwischen einem DC-Ausgangssignal des Ausgangssignals Vout und der Frequenz des Eingangssignals Vin einer Proportionalitätsbeziehung angenähert. Die Mittenfrequenz des Eingangssignals Vin wird an ω0 angepasst, um hierdurch eine Frequenzspannungswandlung bei dem Eingangssignal Vin zu bewirken.
Der herkömmliche Frequenzspannungswandler wird von einem Problem begleitet, dass aufgrund des vorstehend beschriebenen Aufbaus ein Q-Wert unvermeidbar in einem großen Wert resultiert, um eine Eingangsamplitude bei dem zweiten Eingangsanschluss 103 dort beizubehalten, wo die Mittenfrequenz ω0 in Bezug auf eine Frequenzabweichung (ω-ω0) gering ist. Somit wird der Wert von (ω0/Q) klein, was zur Folge hat, dass eine Ausführung einer Frequenzspannungsumwandlung mit einem Halten der Linearität in Bezug auf die Frequenz des Eingangssignals Vin schwierig ist.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung des vorstehend beschriebenen Nachteils. Folglich besteht eine Aufgabe darin, einen Frequenzspannungswandler bereitzustellen, der in der Lage ist, die Linearität in Bezug auf die Frequenz eines Eingangssignals über ein breites Frequenzband zu halten und dadurch eine Frequenzspannungswandlung auszuführen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Frequenzspannungswandler bereitgestellt mit: einer ersten Übertragungsleitung, die eine Signalleitung umfasst, die von einer Signalleitung zur Übertragung eines Eingangssignals entsprechend einem modulierten Wellensignal abzweigt, einer zweiten Übertragungsleitung, die die andere Signalleitung umfasst, die von der das Eingangssignal übertragenden Signalleitung abzweigt, einer Mischerschaltung mit einem ersten Eingangsanschluss, der mit der ersten Übertragungsleitung verbunden ist, und einem zweiten Eingangsanschluss, der mit der zweiten Übertragungsleitung verbunden ist, einer ersten Verzögerungsgrößenvariable-Verzögerungsleitungsschaltung, die in der zweiten Übertragungsleitung zwischen einem Teil, wo die erste Übertragungsleitung und die zweite Übertragungsleitung voneinander abzweigen, und dem zweiten Eingangsanschluss der Mischerschaltung platziert ist, einer dritten Übertragungsleitung, die eine Signalleitung umfasst, die von einer Signalleitung zur Übertragung eines Referenzsignals mit einer vorbestimmten Frequenz abzweigt, einer vierten Übertragungsleitung, die die andere Signalleitung umfasst, die von der das Referenzsignal übertragenden Signalleitung abzweigt, einer zweiten Verzögerungsgrößenvariable-Verzögerungsleitungsschaltung, die in der vierten Übertragungsleitung zwischen einem Teil, wo die dritte Übertragungsleitung und die vierte Übertragungsleitung voneinander abzweigen, und einem Teil, wo die dritte Übertragungsleitung und die vierte Übertragungsleitung miteinander verbunden werden, platziert ist, und einer Verzögerungsgrößensteuerungseinrichtung, die mit der dritten Übertragungsleitung, der vierten Übertragungsleitung, einem Steuerungsabschnitt der ersten Verzögerungsleitungsschaltung und einem Steuerungsabschnitt der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung verbunden ist und das gleiche Steuerungssignal zu dem Steuerungsabschnitt der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung und dem Steuerungsabschnitt der ersten Verzögerungsleitungsschaltung ausgibt, so dass das durch die vierte Übertragungsleitung gehende Referenzsignal um einen vorbestimmten Zyklus in Bezug auf das durch die dritte Übertragungsleitung gehende Referenzsignal verzögert wird.
Hierbei kann die erste Verzögerungsleitungsschaltung eine Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen umfassen, die zweite Verzögerungsleitungsschaltung umfasst eine Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen und die Einheitsverzögerungsschaltungen, die die erste Verzögerungsleitungsschaltung bilden, sowie die Einheitsverzögerungsschaltungen, die die zweite Verzögerungsleitungsschaltung bilden, weisen jeweils den gleichen Schaltungsaufbau auf.
Zusätzlich kann, wenn die Anzahl von Stufen der Einheitsverzögerungsschaltungen, die in der ersten Verzögerungsleitungsschaltung in Reihe geschaltet sind, die Anzahl von Stufen der Einheitsverzögerungsschaltungen, die in der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung in Reihe geschaltet sind, die Mittenfrequenz des Eingangssignals und die Frequenz des Referenzsignals jeweils als a, b, fc und fr definiert sind, Anzahlen der Stufen für die erste Verzögerungsleitungsschaltung und die zweite Verzögerungsleitungsschaltung jeweils so eingestellt sein, dass a/b = fr/4fc gilt, und die Frequenz des Referenzsignals kann ebenso eingestellt sein.
Demgegenüber kann, wenn die Anzahl von Stufen der Einheitsverzögerungsschaltungen, die in der ersten Verzögerungsleitungsschaltung in Reihe geschaltet sind, die Anzahl von Stufen der Einheitsverzögerungsschaltungen, die in der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung in Reihe geschaltet sind, die Mittenfrequenz des Eingangssignals und die Frequenz des Referenzsignals jeweils als a, b, fc und fr definiert sind, die Anzahlen der Stufen für die erste Verzögerungsleitungsschaltung und die zweite Verzögerungsleitungsschaltung jeweils derart eingestellt sein, dass a/b = fr/2fc gilt, und die Frequenz des Referenzsignals kann ebenso eingestellt sein.
Ferner kann der Frequenzspannungswandler umfassen: einen ersten Puffer und einen zweiten Puffer, die in Reihenfolge von der Seite nahe dem Abzweigteil zwischen dem Abzweigteil und dem ersten Eingangsanschluss der Mischerschaltung in der ersten Übertragungsleitung angebracht sind, einen dritten Puffer, der zwischen dem Abzweigteil und der ersten Verzögerungsleitungsschaltung in der zweiten Übertragungsleitung angebracht ist, einen vierten Puffer, der zwischen der ersten Verzögerungsleitungsschaltung und dem zweiten Eingangsanschluss der Mischerschaltung in der zweiten Übertragungsleitung angebracht ist, einen fünften Puffer und einen sechsten Puffer, die in Reihenfolge von der Seite nahe dem Abzweigteil zwischen dem Abzweigteil und dem Verbindungsteil in der dritten Übertragungsleitung angebracht sind, einen siebten Puffer, der zwischen dem Abzweigteil und der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung in der vierten Übertragungsleitung angebracht ist, und einen achten Puffer, der zwischen der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung und dem Verbindungsteil in der vierten Übertragungsleitung angebracht ist, wobei der erste Puffer, der dritte Puffer, der fünfte Puffer und der siebte Puffer jeweils den gleichen Schaltungsaufbau wie ein Ausgangspuffer jeder Einheitsverzögerungsschaltung aufweisen, und der zweite Puffer, der vierte Puffer, der sechste Puffer und der achte Puffer jeweils den gleichen Schaltungsaufbau wie ein Eingangspuffer jeder Einheitsverzögerungsschaltung aufweisen.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Frequenzspannungswandler bereitgestellt mit: einer ersten Übertragungsleitung, die eine Signalleitung umfasst, die von einer Signalleitung zur Übertragung eines Eingangssignals entsprechend einem modulierten Wellensignal abzweigt, einer zweiten Übertragungsleitung, die die andere Signalleitung umfasst, die von der das Eingangssignal übertragenden Signalleitung abzweigt, einer Mischerschaltung mit einem ersten Eingangsanschluss, der mit der ersten Übertragungsleitung verbunden ist, und einem zweiten Eingangsanschluss, der mit der zweiten Übertragungsleitung verbunden ist, einer Verzögerungsgrößenvariable-Verzögerungsleitungsschaltung, die in der zweiten Übertragungsleitung zwischen einem Teil, wo die erste Übertragungsleitung und die zweite Übertragungsleitung voneinander abzweigen, und dem zweiten Eingangsanschluss der Mischerschaltung platziert ist, einer Signalleitung zur Übertragung eines Referenzsignals mit einer vorbestimmten Frequenz, einem Ringoszillator, der in der Lage ist, eine Oszillationsfrequenz zu variieren, und einer Verzögerungsgrößensteuerungseinrichtung, die mit der Signalleitung zur Übertragung des Referenzsignals, einer Signalleitung zur Übertragung eines von dem Ringoszillator ausgegebenen Signals und einem Steuerungsabschnitt der Verzögerungsleitungsschaltung sowie einem Steuerungsabschnitt des Ringoszillators verbunden ist und das gleiche Steuerungssignal zu dem Steuerungsabschnitt des Ringoszillators und dem Steuerungsabschnitt der Verzögerungsleitungsschaltung ausgibt, so dass die Frequenz des von dem Ringoszillator ausgegebenen Signals mit der des Referenzsignals übereinstimmt, wobei die Verzögerungsleitungsschaltung eine Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen umfasst, der Ringoszillator eine Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen umfasst, die in einer Ringform angeordnet sind, und die Einheitsverzögerungsschaltungen, die die Verzögerungsleitungsschaltung bilden, sowie die Einheitsverzögerungsschaltungen, die den Ringoszillator bilden, jeweils den gleichen Schaltungsaufbau aufweisen.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Frequenzspannungswandler bereitgestellt mit: einer ersten Übertragungsleitung, die eine Signalleitung umfasst, die von einer Signalleitung zur Übertragung eines Eingangssignals entsprechend einem modulierten Wellensignal abzweigt, einer zweiten Übertragungsleitung, die die andere Signalleitung umfasst, die von der das Eingangssignal übertragenden Signalleitung abzweigt, einer Mischerschaltung mit einem ersten Eingangsanschluss, der mit der ersten Übertragungsleitung verbunden ist, und einem zweiten Eingangsanschluss, der mit der zweiten Übertragungsleitung verbunden ist, einer Verzögerungsgrößenvariable-Verzögerungsleitungsschaltung, die in der zweiten Übertragungsleitung zwischen einem Teil, wo die erste Übertragungsleitung und die zweite Übertragungsleitung voneinander abzweigen, und dem zweiten Eingangsanschluss der Mischerschaltung platziert ist, einer Signalleitung zur Übertragung eines Referenzsignals mit einer vorbestimmten Frequenz, einem Ringoszillator, der in der Lage ist, eine Oszillationsfrequenz zu variieren, einem Teiler zur Zufuhr eines von dem Ringoszillator ausgegebenen Signals und einer Verzögerungsgrößensteuerungseinrichtung, die mit der Signalleitung zur Übertragung des Referenzsignals, einer Signalleitung zur Übertragung eines von dem Teiler ausgegebenen Signals und einem Steuerungsabschnitt der Verzögerungsleitungsschaltung sowie einem Steuerungsabschnitt des Ringoszillators verbunden ist und das gleiche Steuerungssignal zu dem Steuerungsabschnitt des Ringoszillators und dem Steuerungsabschnitt der Verzögerungsleitungsschaltung ausgibt, so dass die Frequenz des von dem Teiler ausgegebenen Signals mit der des Referenzsignals übereinstimmt, wobei die Verzögerungsleitungsschaltung eine Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen umfasst, der Ringoszillator eine Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen umfasst, die in einer Ringform angeordnet sind, und die Einheitsverzögerungsschaltungen, die die Verzögerungsleitungsschaltung bilden, sowie die Einheitsverzögerungsschaltungen, die den Ringoszillator bilden, jeweils den gleichen Schaltungsaufbau aufweisen.
Hierbei kann jede der Verzögerungsgrößenvariable- Verzögerungselementschaltungen, die verbunden sind und in einer vorbestimmten Anzahl in jeder der Einheitsverzögerungsschaltungen bereitgestellt sind, um die Einheitsverzögerungsschaltung zu bilden, eine Differentialschaltung sein, die mit einer Stromgrößensteuerungseinrichtung und einer Ausgangsamplitudensteuerungseinrichtung versehen ist.
Alternativ dazu kann jede der Verzögerungsgrößenvariable- Verzögerungselementschaltungen, die verbunden sind und in einer vorbestimmten Anzahl in jeder der Einheitsverzögerungsschaltungen bereitgestellt sind, um die Einheitsverzögerungsschaltung zu bilden, derart aufgebaut sein, dass eine Stromgrößensteuerungseinrichtung in Reihe mit CMOS- Inverterschaltungen geschaltet ist.
Ferner kann eine Phasenerfassungseinrichtung mit einem ersten Eingangsanschluss, der mit der ersten Übertragungsleitung verbunden ist, und einem zweiten Eingangsanschluss, der mit der zweiten Übertragungsleitung verbunden ist, an der Stelle der Mischerschaltung angebracht sein.
Des Weiteren kann die Phasenerfassungseinrichtung eine Phasenerfassungsschaltung zur Erfassung lediglich einer verzögerten Phase sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm eines Aufbaus eines Frequenzspannungswandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels einer Einheitsverzögerungsschaltung, die in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels einer Verzögerungselementschaltung, die in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung von Änderungen in Eingangs-/Ausgangs-DC-Eigenschaften entsprechend einer Steuerung von Steuerungsspannungen, die in der Einheitsverzögerungsschaltung verwendet werden,
Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm zur Veranschaulichung eines weiteren Beispiels der Verzögerungselementschaltung, die in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Frequenz eines dem Frequenzspannungswandler zugeführten Signals und einer DC-Ausgangsspannung eines hiervon ausgegebenen Signals,
Fig. 7 ein Schaltungsdiagramm eines Aufbaus eines Frequenzspannungswandlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8 ein Schaltungsdiagramm eines Aufbaus eines Frequenzspannungswandlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
Fig. 9 ein Schaltungsdiagramm eines Aufbaus eines herkömmlichen Frequenzspannungswandlers.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1
In Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm eines Aufbaus eines Frequenzspannungswandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Gemäß Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen für ein moduliertes Wellensignal mit einer Zwischenfrequenz bereitgestellten Puffer bzw. Zwischenspeicher. Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Puffer (ersten Puffer), der an eine Signalleitung von Signalleitungen angeschlossen ist, die von einer Signalleitung abzweigen, die von dem Ausgangsanschluss des Puffers 1 ausgeht.
Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Puffer (zweiten Puffer), der an eine Signalleitung angeschlossen ist, die von dem Ausgangsanschluss des Puffers 2 ausgeht. Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Puffer (dritten Puffer), der mit der anderen Signalleitung der Signalleitungen verbunden ist, die von der Signalleitung abzweigen, die von dem Ausgangsanschluss des Puffers 1 ausgeht, und der den gleichen Schaltungsaufbau wie der Puffer 2 aufweist. Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Verzögerungsleitungsschaltung (erste Verzögerungsleitungsschaltung), die mit einer Signalleitung verbunden ist, die von dem Ausgangsanschluss des Puffers 4 ausgeht. Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Puffer (vierten Puffer), der mit einer Signalleitung verbunden ist, die von dem Ausgangsanschluss der Verzögerungsleitungsschaltung 5 ausgeht, und den gleichen Schaltungsaufbau wie der Puffer 3 aufweist. Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Mischerschaltung mit einem ersten Eingangsanschluss, dem ein von dem Puffer 3 ausgegebenes Signal zugeführt wird, und einem zweiten Eingangsanschluss, dem ein von dem Puffer 6 ausgegebenes Signal zugeführt wird. Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Puffer, der für ein Referenztaktsignal (Referenzsignal) bereitgestellt ist. Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Puffer (fünften Puffer), der mit einer Signalleitung von Signalleitungen verbunden ist, die von einer Signalleitung abzweigen, die von dem Ausgangsanschluss des Puffers 8 ausgeht, und den gleichen Schaltungsaufbau wie der Puffer 2 aufweist. Bezugszeichen 10 bezeichnet einen Puffer (sechsten Puffer), der mit einer Signalleitung verbunden ist, die von dem Ausgangsanschluss des Puffers 9 ausgeht, und den gleichen Schaltungsaufbau wie der Puffer 3 aufweist. Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Puffer (siebten Puffer), der mit der anderen Signalleitung der Signalleitungen verbunden ist, die von der Signalleitung abzweigen, die von dem Ausgangsanschluss des Puffers 8 ausgeht, und der den gleichen Schaltungsaufbau wie der Puffer 2 aufweist. Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Verzögerungsleitungsschaltung (zweite Verzögerungsleitungsschaltung), die mit einer Signalleitung verbunden ist, die von dem Ausgangsanschluss des Puffers 11 ausgeht. Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Puffer (achten Puffer), der mit einer Signalleitung verbunden ist, die von dem Ausgangsanschluss der Verzögerungsleitungsschaltung 12 ausgeht, und den gleichen Schaltungsaufbau wie der Puffer 3 aufweist. Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Phasenkomparatoreinrichtung oder Erfassungseinrichtung mit einem ersten Eingangsanschluss, dem ein von dem Puffer 10 ausgegebenes Signal zugeführt wird, und einem zweiten Eingangsanschluss, dem ein von dem Puffer 13 ausgegebenes Signal zugeführt wird. Bezugszeichen 15 bezeichnet eine Ladungspumpe, die mit der Phasenerfassungseinrichtung 14 verbunden ist und die Spannung eines an eine Steuerungsschaltung (die nachstehend gezeigt ist) auszugebenden Signals entsprechend dem Vergleichsergebnis ändert. Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Widerstand. Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Kondensator. Bezugszeichen 18 bezeichnet die Steuerungsschaltung (bzw. Regelungsschaltung), die betrieben wird, um die Anpassung zwischen einer Ausgangsspannung eines Schleifenfilters, das den Widerstand 16 und den Kondensator 17 umfasst, und einer Eingangsspannung der Verzögerungsleitungsschaltung 12 vorzunehmen, um hierdurch ein Steuerungssignal jeweils zu der ersten Verzögerungsleitungsschaltung 5 und der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung 12 auszugeben.
Im Übrigen sind eine Strecke, die sich durch den Puffer 2 und den Puffer 3 erstreckt, eine Strecke, die sich durch den Puffer 4, die Verzögerungsleitungsschaltung 5 und den Puffer 6 erstreckt, eine Strecke, die sich durch die Puffer 9 und 10 erstreckt, sowie eine Strecke, die sich durch den Puffer 11, die Verzögerungsleitungsschaltung 12 und den Puffer 13 erstreckt, jeweils als eine erste Übertragungsleitung, eine zweite Übertragungsleitung, eine dritte Übertragungsleitung und eine vierte Übertragungsleitung in dem Frequenzspannungswandler mit dem vorstehend beschriebenen Schaltungsaufbau definiert. Die erste Verzögerungsleitungsschaltung 5 und die zweite Verzögerungsleitungsschaltung 12 umfassen jeweils eine Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen, von denen jede den gleichen Schaltungsaufbau aufweist. Die Verzögerungsleitungsschaltung 12, die Phasenerfassungseinrichtung 14, die Ladungspumpe 15, das Schleifenfilter, die Steuerungsschaltung 18 usw. bilden einen geschlossenen Kreis bzw. Regelkreis zum Ankoppeln (locking) eines durch die vierte Übertragungsleitung gehenden Signals an ein Referenzsignal, das durch die dritte Übertragungsleitung geht. Ferner arbeiten die Phasenerfassungseinrichtung 14, die Ladungspumpe 15, das Schleifenfilter und die Steuerungsschaltung 18 als Verzögerungsgrößensteuerungseinrichtung zum Verzögern des Referenztaktsignals, das durch die vierte Übertragungsleitung geht, die die Verzögerungsleitungsschaltung 12 umfasst, um einen Zyklus bzw. eine Periode (oder 1/2 Zyklus) in Bezug auf das Referenztaktsignal, das durch die dritte Übertragungsleitung geht, sowie zum Verzögern eines Eingangssignals, das durch die zweite Übertragungsleitung geht, die die Verzögerungsleitungsschaltung 5 umfasst, um einen vorbestimmten Zyklus in Bezug auf ein Eingangssignal, das durch die erste Übertragungsleitung geht. Um das Referenztaktsignal, das durch die vierte Übertragungsleitung geht, die die Verzögerungsleitungsschaltung 12 umfasst, anzukoppeln, damit es um einen Zyklus in Bezug auf das Referenztaktsignal verzögert wird, das durch die dritte Übertragungsleitung geht, bewirkt die Steuerungsschaltung 18 eine Polaritätsumkehrung, eine Pegelverschiebung und dergleichen bei einem Signal, das von dem Schleifenfilter ausgegeben wird. Die Ausführung der Polaritätsumkehrung ermöglicht es, eine Polaritätsanpassung auszuführen, so dass der geschlossene Kreis in eine negative Rückkoppelung gebracht wird. Die Ausführung der Pegelverschiebung ermöglicht es, zentrale Vorspannungspegel in Übereinstimmung zu bringen, so dass selbst bei einem Auftreten von Variationen in Komponenten diese in einen variablen Verzögerungsbereich jeder Verzögerungsleitungsschaltung fallen.
Nachstehend ist die Arbeitsweise des Frequenzspannungswandlers beschrieben.
Wenn ein begrenztes moduliertes Wellensignal dem Puffer 1 zugeführt wird, wird die nachstehende Gleichung (5) zwischen dem modulierten Wellensignal Vin, das als ein Eingangssignal vorgegeben ist, und einem Signal Vout, das von der Mischerschaltung 7 ausgegeben wird, gebildet.
Vout/Vin ∝ τ/T/2 - 2τ(fc + Δf) (5)
In der vorstehenden Gleichung (5) bezeichnet τ die durch Verzögerungsleitungsschaltung 5 entstandene Verzögerungsgröße, T bezeichnet den Zyklus bzw. die Periode des Eingangssignals, fc bezeichnet die Mittenfrequenz des Eingangssignals und Δf bezeichnet die Abweichung der Frequenz des Eingangssignals von der Mittenfrequenz fc. Wie es aus Gleichung (5) ersichtlich ist, kann eine DC-Ausgangsspannung (die einer entspricht, die durch Entfernen von Oberwellenkomponenten von Vout erhalten wird) proportional zu der Frequenz des Eingangssignals erhalten werden. Die Größe der Verzögerung τ, die durch die Verzögerungsleitungsschaltung 5 entsteht, ist allgemein auf 1/4 Zyklus eines Signals mit der Mittenfrequenz fc des Eingangssignals eingestellt. In diesem Fall wird die Gleichung (5) durch Gleichung (6) ersetzt.
Vout/Vin ∝ 1/4fc/1/2(fc + Δf) = 1 + + Δf/fc/2 (6)
Wie es aus Gleichung (6) ersichtlich ist, ergibt der Mittelwert 1/2, wenn die Größe der Verzögerung auf 1/4 Zyklus eingestellt ist, d. h., ein Differentialpaar wird in einen Gleichgewichtszustand gebracht, was das Differentialpaar betrifft. Folglich wird ein Vorteil darin erreicht, dass beispielsweise ein Eingangsfrequenzbereich vergrößert werden kann und ein Versatz (Offset) bei der Verwendung einer Differentialschaltung verringert werden kann.
Der geschlossene Kreis koppelt die Größe einer Verzögerung durch die Verzögerungsleitungsschaltung 12 an, um einen Zyklus des Referenztaktsignals zu erreichen. Wie es bereits vorstehend beschrieben ist, sind die erste Verzögerungsleitungsschaltung 5 und die zweite Verzögerungsleitungsschaltung 12 so aufgebaut, dass sie jeweils die gleichen Einheitsverzögerungsschaltungen in mehreren Stufen aufweisen. Das gemeinsame Steuerungssignal wird der ersten Verzögerungsleitungsschaltung 5 und der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung 12 zugeführt. Somit resultiert die Größe der Verzögerung durch die erste Verzögerungsleitungsschaltung 5 in einem Wert, der proportional zu dem Verhältnis zwischen der Anzahl der Stufen, die in der ersten Verzögerungsleitungsschaltung 5 enthalten sind, und der Anzahl der Stufen ist, die in der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung 12 enthalten sind. Da jede der ersten Verzögerungsleitungsschaltung 5 und der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung 12 einen wie vorstehend beschriebenen Aufbau aufweist, sind so relative Variationen in Komponenten (wie beispielsweise einem Transistor, einem Widerstand und einem Kondensator) in einer integrierten Schaltung, die auf dem selben Chip ausgebildet ist, klein, selbst wenn absolute Variationen in Komponenten aufgrund eines Waferprozesses oder dergleichen auftreten. Folglich weist die Verzögerungsgröße in einem angekoppelten Zustand keinen Bezug mit der Eigenschaft jeder Komponente auf. Somit wird die Verzögerungsgröße der ersten Verzögerungsleitungsschaltung 5 ohne Änderung konstant gehalten und ein Ausgangsversatz (Offset) wird so klein.
Wenn die Frequenz des Referenztaktsignals als fr (Hz) definiert ist, wird zur Einstellung der Verzögerungsgröße der ersten Verzögerungsleitungsschaltung 5 auf 1/4 Zyklus des Signals mit der Mittenfrequenz fc (Hz) des modulierten Wellensignals die nachstehende Gleichung (7) zwischen der Anzahl der Stufen für die erste Verzögerungsleitungsschaltung 5 und der Anzahl der Stufen für die zweite Verzögerungsleitungsschaltung 12 gebildet.
(Anzahl von Stufen für die erste Verzögerungsleitungsschaltung)/(Anzahl von Stufen für die zweite Verzögerungsleitungsschaltung) = fr/4fc (7)
Des Weiteren wird, wenn ein Taktverhältnis des Referenztaktsignals 50% beträgt, das Ausgangssignal der Verzögerungsleitungsschaltung 12 in der Gegenphase angekoppelt und dadurch kann die Verzögerungsgröße der Verzögerungsleitungsschaltung 12 ebenso auf einen halben Zyklus des Referenztaktsignals eingestellt werden. In diesem Fall wird, um die Verzögerungsgröße auf 1/4 Zyklus des Signals mit der Mittenfrequenz fc einzustellen, die nachstehende Gleichung (8) zwischen der Anzahl der Stufen für die erste Verzögerungsleitungsschaltung 5 und der Anzahl der Stufen für die zweite Verzögerungsleitungsschaltung 12 gebildet.
(Anzahl von Stufen für die erste Verzögerungsleitungsschaltung)/(Anzahl von Stufen für die zweite Verzögerungsleitungsschaltung) = fr/2fc (8)
Somit ist es möglich, die Anzahl der Stufen für die zweite Verzögerungsleitungsschaltung 12 auf die Hälfte zu verringern, den Energieverbrauch zu verringern und einen durch die zweite Verzögerungsleitungsschaltung 12 auf dem Chip belegten Bereich zu verkleinern.
Ferner kann der Frequenzspannungswandler gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ebenso eine DC-Ausgangsspannung (eine, die durch Entfernen von Oberwellenkomponenten von Vout erhalten wird) durch die Verwendung einer Phasenerfassungseinrichtung an Stelle der Mischerschaltung 7 erreichen, um grundsätzlich entsprechend einem digitalen Signal zu arbeiten, mit der Ausnahme eines Schaltungsteils mit einer Ankoppelfunktion in dem geschlossenen Kreis. Die Phasenerfassungseinrichtung wird durch eine andere Phasenerfassungseinrichtung zur Erfassung lediglich der Phasenverzögerung zum Zweck einer Verringerung eines Schaltungsumfangs ersetzt.
In Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels einer der Einheitsverzögerungsschaltungen gezeigt, die eine Verzögerungsleitungsschaltung bilden, die in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Gemäß Fig. 2 bezeichnet Bezugszeichen 21 einen Eingangspuffer mit dem gleichen Schaltungsaufbau wie der Puffer 3, der in der Eingangsstufe der Einheitsverzögerungsschaltung platziert ist. Bezugszeichen 22 bezeichnet einen Ausgangspuffer, der in der Ausgangsstufe der Einheitsverzögerungsschaltung platziert ist und den gleichen Schaltungsaufbau wie der Puffer 2 aufweist. Bezugszeichen 23, 24, 25 und 26 bezeichnen jeweils Verzögerungselementschaltungen, von denen jede in der Lage ist, die Verzögerungsgröße entsprechend einem von der Steuerungsschaltung 18 gesendeten Steuerungssignale zu ändern. Im Übrigen ist die Anzahl der Verzögerungselementschaltungen nicht auf vier begrenzt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, und kann in Reaktion auf gewünschte Schaltungseigenschaften, die für die Einheitsverzögerungsschaltung erforderlich sind, eingestellt werden. Sowohl der Eingangspuffer 21 als auch der Ausgangspuffer 22 dienen zur Verringerung der Ausgangslastabhängigkeit der Einheitsverzögerungsschaltung in Bezug auf eine zugehörige Eingangs-/Ausgangsimpedanz und die konstant gehaltene Ausgangsamplitude.
In Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels der Verzögerungselementschaltung gezeigt, die die Einheitsverzögerungsschaltung bildet, die in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Gemäß Fig. 3 bezeichnet Bezugszeichen 31 eine Spannungsquelle. Bezugszeichen 32, 33 und 34 bezeichnen Widerstände. Bezugszeichen 35 bezeichnet einen Kondensator. Bezugszeichen 36 bezeichnet einen P-Kanal- Transistor. Bezugszeichen 37, 38 und 39 bezeichnen N- Kanal-Transistoren. Bezugszeichen 40 bezeichnet einen Widerstand. Bezugszeichen 41 bezeichnet einen Masseanschluss. Bezugszeichen 42 bezeichnet einen Eingangsanschluss eines Differentialeingangs. Bezugszeichen 43 bezeichnet den anderen Eingangsanschluss des Differentialeingangs. Bezugszeichen 44 bezeichnet einen Ausgangsanschluss eines Differentialausgangs. Bezugszeichen 45 bezeichnet den anderen Ausgangsanschluss des Differentialausgangs. Im Übrigen arbeitet der N- Kanal-Transistor 39, der einen Gate-Anschluss aufweist, an dem eine Steuerungsspannung VcontN angelegt wird, als Stromgrößensteuerungseinrichtung zur Einstellung der Größe eines Stroms, der in der in Fig. 3 gezeigten Schaltung fließt. Ferner arbeitet der P-Kanal-Transistor 36, der einen Gate-Anschluss aufweist, an den eine Steuerungsspannung VcontP angelegt wird, als Ausgangsamplitudensteuerungseinrichtung zur Einstellung der Amplitude eines Ausgangssignals.
Die Arbeitsweise der in Fig. 3 gezeigten Verzögerungselementschaltung ist nachstehend beschrieben.
Wenn die Steuerungsspannung VcontN, die an den Gate-Anschluss des N-Kanal-Transistors 39 angelegt ist, erhöht wird, steigt die Größe eines durch die Verzögerungselementschaltung fließenden Stromes an. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn die an dem Gate-Anschluss des P-Kanal-Transistors 36 angelegte Steuerungsspannung VcontP entsprechend dem Anstieg in der Stromgröße verringert wird, die Ausgangsamplitude klein. Wenn die Ausgangsamplitude bei einem Anstieg der Größe eines durch die Verzögerungselementschaltung fließenden Stroms verringert wird, wird die Größe einer Verzögerung durch die Verzögerungselementschaltung klein. Auf diese Weise kann eine Steuerung der Steuerungsspannungen VcontN und UcontP eine Änderung in der Verzögerungsgröße liefern. In Fig. 4 ist ein Diagramm gezeigt, das Änderungen in Eingangs-Ausgangs-DC-Eigenschaften zeigt, wenn Steuerungsspannungen in der vorstehend beschriebenen Weise gesteuert werden.
In Fig. 5 ist ein Schaltungsdiagramm eines weiteren Beispiels der Verzögerungselementschaltung gezeigt, die die Einheitsverzögerungsschaltung bildet, die in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Gemäß Fig. 5 bezeichnet Bezugszeichen 51 eine Spannungsquelle. Bezugszeichen 52 und 53 bezeichnen P-Kanal-Transistoren. Bezugszeichen 54 und 55 bezeichnen N-Kanal-Transistoren. Bezugszeichen 56 bezeichnet einen Masseanschluss. Im Übrigen arbeiten der N-Kanal- Transistor 55, der einen Gate-Anschluss aufweist, an den eine Steuerungsspannung VcontN angelegt ist, und der P-Kanal-Transistor 52, der einen Gate-Anschluss aufweist, an den eine Steuerungsspannung VcontP angelegt ist, als Stromgrößensteuerungseinrichtungen zur Einstellung der Größe eines durch die in Fig. 5 gezeigte Verzögerungselementschaltung fließenden Durchgangsstroms.
Die Arbeitsweise der in Fig. 5 gezeigten Verzögerungselementschaltung ist nachstehend beschrieben.
In der in Fig. 5 gezeigten Schaltung wird die Amplitude eines zugehörigen Ausgangssignals konstant. Demgegenüber wird, wenn die an den Gate-Anschluss des N-Kanal- Transistors 55 angelegte Steuerungsspannung VcontN erhöht wird und die an den Gate-Anschluss des P-Kanal- Transistors 52 angelegte Steuerungsspannung VcontP verringert wird, um die Größe eines Durchgangsstroms zu erhöhen, der fließt, wenn sich die Spannung eines Eingangssignals ändert, die Verzögerungsgröße durch die Verzögerungselementschaltung klein. Eine Steuerung der Steuerungsspannungen VcontN und VcontP auf diese Weise kann eine Änderung in der Verzögerungsgröße liefern.
Die Eigenschaften des Frequenzspannungswandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend beschrieben. In Fig. 6 ist ein Diagramm gezeigt, das die Beziehung zwischen den Frequenzen von dem Frequenzspannungswandler gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und dem herkömmlichen Frequenzspannungswandler zugeführten Signalen sowie DC-Ausgangsspannungen von beiden ausgegebenen Signalen zeigt. Gemäß Fig. 6 bezeichnet eine durch Verbinden von O-Markierungen gebildete Kurve eine Frequenzspannungsumwandlungseigenschaft des Frequenzspannungswandlers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und eine durch Verbinden von Δ-Markierungen gebildete Kurve bezeichnet eine Frequenzspannungsumwandlungseigenschaft des herkömmlichen Frequenzspannungswandlers. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, kann der Frequenzspannungswandler gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Linearität zwischen der Frequenz des Eingangssignals und der Ausgangsspannung in einem breiteren Frequenzband im Vergleich zu dem herkömmlichen Frequenzspannungswandler halten.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist der Frequenzspannungswandler mit der ersten Übertragungsleitung, der zweiten Übertragungsleitung mit der Verzögerungsleitungsschaltung 5, der Mischerschaltung 7, die bei dem Teil angebracht ist, wo die erste Übertragungsleitung und die zweite Übertragungsleitung miteinander verbunden sind, der dritten Übertragungsleitung, der vierten Übertragungsleitung mit der Verzögerungsleitungsschaltung 12 sowie der Verzögerungsgrößensteuerungseinrichtung (Phasenkomparatoreinrichtung oder -Erfassungseinrichtung 14, Ladungspumpe 15, Schleifenfilter und Steuerungsschaltung 18) zur Ausgabe des gleichen Steuerungssignals zu der entsprechenden Steuerungseinheit der Verzögerungsleitungsschaltung 12 und der entsprechenden Steuerungseinheit der Verzögerungsleitungsschaltung 5 ausgestattet, so dass das durch die vierte Übertragungsleitung gehende Referenzsignal um einen Zyklus in Bezug auf das durch die dritte Übertragungsleitung gehende Referenzsignal verzögert wird. Entsprechend kann das durch die zweite Übertragungsleitung gehende Eingangssignal um einen vorbestimmten Zyklus in Bezug auf das durch die erste Übertragungsleitung gehende Eingangssignal durch geeignete Steuerung der Frequenz des Referenzsignals unabhängig von der Größe der Mittenfrequenz des Eingangssignals verzögert werden, wenn die Verzögerungsleitungsschaltung 5 und die Verzögerungsleitungsschaltung 12 derart aufgebaut sind, dass eine vorbestimmte Wechselbeziehung zwischen der Verzögerungsgröße der Verzögerungsleitungsschaltung 5 und der Verzögerungsgröße der Verzögerungsleitungsschaltung 12 bei Zufuhr des gleichen Steuerungssignals gebildet ist, wodurch es ermöglicht ist, eine Linearität in Bezug auf die Frequenz des Eingangssignals in einem breiten Frequenzband zu halten und eine Frequenzspannungswandlung auszuführen.
Ferner kann, da die Verzögerungsleitungsschaltung 5 die Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen umfasst, die Verzögerungsleitungsschaltung 12 die Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen umfasst und die Einheitsverzögerungsschaltungen, die die Verzögerungsleitungsschaltung 5 bilden, sowie die Einheitsverzögerungsschaltungen, die die Verzögerungsleitungsschaltung 12 bilden, in ihrem Schaltungsaufbau zueinander identisch sind, die in der zweiten Übertragungsleitung entstehende Verzögerungsgröße genau als ein Wert eingestellt werden, der proportional zu dem Verhältnis zwischen der Anzahl der Stufen, die in der Verzögerungsleitungsschaltung 5 enthalten sind, und der Anzahl der Stufen ist, die in der Verzögerungsleitungsschaltung 12 enthalten sind, wodurch eine lineare Transformation des Frequenzspannungswandlers mit höherer Genauigkeit ausgeführt wird.
Ferner werden, wenn die Anzahl der Stufen der Einheitsverzögerungsschaltungen, die in der Verzögerungsleitungsschaltung 5 in Reihe geschaltet sind, die Anzahl der Stufen der Einheitsverzögerungsschaltungen, die in der Verzögerungsleitungsschaltung 12 in Reihe geschaltet sind, die Mittenfrequenz des Eingangssignals und die Frequenz des Referenzsignals jeweils als a, b, fc und fr definiert sind, die Anzahlen von Stufen für die Verzögerungsleitungsschaltung 5 und die Verzögerungsleitungsschaltung 12 jeweils derart eingestellt, dass a/b = fr/4fc gilt, und die Frequenz des Referenztaktsignals wird eingestellt. Auf diese Weise kann die in der zweiten Übertragungsleitung entstehende Verzögerungsgröße auf 1/4 Zyklus des Signals mit der Mittenfrequenz des Eingangssignals gebracht werden, wodurch die Schaltung einfach angewendet wird, der Frequenzbereich des Eingangssignals vergrößert wird und der Versatz (Offset) bei einer Verwendung der Differentialschaltung verringert wird.
Ferner ist, da die Anzahlen von Stufen für die Verzögerungsleitungsschaltung 5 und die Verzögerungsleitungsschaltung 12, auf der Grundlage einer zu der vorstehenden ähnlichen Variablendefinition, jeweils so eingestellt sind, dass a/b = fr/2fc gilt, und die Frequenz des Referenztaktsignals eingestellt ist, das Ausgangssignal der Verzögerungsleitungsschaltung 12 in der Gegenphase angekoppelt, und dadurch kann die Größe der Verzögerung der Verzögerungsleitungsschaltung 12 auf den halben Zyklus des Referenztaktsignals eingestellt werden, wenn das Taktverhältnis des Referenztaktsignals mit 50% vorgegeben ist, wodurch die Anzahl von Stufen für die Verzögerungsleitungsschaltung 12 auf die Hälfte verringert werden kann, wodurch eine Verringerung des Energieverbrauchs und eine Verringerung des durch die Verzögerungsleitungsschaltung 12 auf dem Chip belegten Bereichs ermöglicht sind.
Ferner können, da der Puffer 2, der Puffer 4, der Puffer 9 und der Puffer 11 jeweils den gleichen Schaltungsaufbau wie der Ausgangspuffer der Einheitsverzögerungsschaltung aufweisen und der Puffer 3, der Puffer 6, der Puffer 10 und der Puffer 13 jeweils den gleichen Schaltungsaufbau wie der Eingangspuffer der Einheitsverzögerungsschaltung aufweisen, die Eingangs- und Ausgangsimpedanz, die Eingangs- und Ausgangsamplitude usw., die auf die Verzögerungsleitungsschaltungen 5 und 12 bezogen sind, vereinheitlicht werden und die Differenz zwischen den Verzögerungsgrößen, die in den Eingangs- und Ausgangspuffern der Verzögerungsleitungsschaltern 5 und 12 entstehen, kann verringert werden, wodurch eine lineare Transformation des Frequenzspannungswandlers mit höherer Genauigkeit ausgeführt wird.
Ferner wird, da die Verzögerungselementschaltung wie die Differentialschaltung aufgebaut ist, die mit der als der N-Kanal-Transistor 39 vorgegebenen Stromgrößensteuerungseinrichtung und der als der P-Kanal- Transistor 36 vorgegebenen Ausgangsamplitudensteuerungseinrichtung versehen ist, der Mittelpunkt zwischen hohen und niedrigen Pegeln des der Verzögerungselementschaltung zugeführten Signals in den Gleichgewichtszustand des Differentialpaars gebracht, was eine Ausführung einer einfachen Anwendung der Schaltung zur Folge hat.
Ferner kann, da die Stromgrößensteuerungseinrichtung, die als der N-Kanal-Transistor 55 und der P-Kanal-Transistor 52 vorgegeben ist, mit den CMOS-Inverterschaltungen 53 und 54 in Reihe geschaltet ist, um die Verzögerungselementschaltung zu bilden, eine Änderung in der Verzögerungsgröße der Verzögerungselementschaltung verstärkt werden, wodurch die variablen Verzögerungsbereiche der Verzögerungsleitungsschaltungen 5 und 12 vergrößert werden.
Ferner kann, da die Phasenerfassungseinrichtung an der Stelle der Mischerschaltung 7 angebracht ist, ein digitaler Signalprozess bei dem Eingangssignal entsprechend dem modulierten Wellensignal ausgeführt werden, wodurch, im Vergleich mit einem analogen Signalprozess, die Genauigkeit einer Ausgangsspannung vergrößert wird, die durch eine Frequenzspannungswandlung erhalten wird.
Des Weiteren ist die Phasenerfassungseinrichtung als eine Phasenerfassungsschaltung zur Erfassung lediglich einer verzögerten Phase aufgebaut, was eine Umfangsverringerung der Phasenerfassungsschaltung ermöglicht, wodurch der durch die Phasenerfassungseinrichtung auf dem Chip belegte Bereich verringert wird.
Ausführungsbeispiel 2
In Fig. 7 ist ein Schaltungsdiagramm eines Aufbaus eines Frequenzspannungswandlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. In Fig. 7 bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie die in Fig. 1 gezeigten jeweils die gleichen oder entsprechende Teile, und eine Beschreibung hiervon wird folglich weggelassen. Bezugszeichen 61 bezeichnet einen Ringoszillator, wobei Einheitsverzögerungsschaltungen, die jeweils den gleichen Schaltungsaufbau wie jede der Einheitsverzögerungsschaltungen aufweisen, die eine Verzögerungsleitungsschaltung 5 bilden, in mehreren Stufen in einer Ringleitungsanordnung verbunden sind. Bezugszeichen 62 bezeichnet eine Steuerungsschaltung, die mit einer Steuerungseinheit der Verzögerungsleitungsschaltung 5 und einer Steuerungseinheit des Ringoszillators 61 elektrisch verbunden ist, um auf eine ähnliche Weise wie die Steuerungsschaltung 18 zu arbeiten. Ein Referenztaktsignal (Referenzsignal) wird einem ersten Eingangsanschluss einer Phasenkomparatoreinrichtung oder -Erfassungseinrichtung 14 durch einen Puffer 8 und einen Puffer 10 zugeführt. Ein von dem Ringoszillator, der als ein Oszillator arbeitet, ausgegebenes Signal wird einem zweiten Eingangsanschluss der Phasenerfassungseinrichtung 14 durch einen Puffer 13 zugeführt.
Im Übrigen ist eine Strecke, die sich durch einen Puffer 2 und einen Puffer 3 erstreckt, und eine Strecke, die sich durch einen Puffer 4, die Verzögerungsleitungsschaltung 5 und einen Puffer 6 erstreckt, jeweils als eine erste Übertragungsleitung und als eine zweite Übertragungsleitung in dem Frequenzspannungswandler mit dem vorstehend beschriebenen Schaltungsaufbau definiert. Der Ringoszillator 61, die Phasenerfassungseinrichtung 14, eine Ladungspumpe 15, ein Schleifenfilter, eine Steuerungsschaltung 62 usw. bilden einen geschlossenen Kreis zum Ankoppeln des von dem Ringoszillator 61 ausgegebenen Signals an das Referenzsignal. Ferner arbeiten die Phasenerfassungseinrichtung 14, die Ladungspumpe 15, das Schleifenfilter und die Steuerungsschaltung 62 als Verzögerungsgrößensteuerungseinrichtung, um die Frequenz des Ausgangssignals des Ringoszillators 61 zu veranlassen, mit der des Referenzsignals übereinzustimmen, und um ein Eingangssignal, das durch die die Verzögerungsleitungsschaltung 5 umfassende zweite Übertragungsleitung geht, um einen vorbestimmten Zyklus in Bezug auf das durch die erste Übertragungsleitung gehende Eingangssignal zu verzögern.
Die Arbeitsweise des Frequenzspannungswandlers ist nachstehend beschrieben.
Der geschlossene Kreis koppelt das von dem Ringoszillator 61, der als ein Oszillator verwendet wird, ausgegebene Signal an das Referenztaktsignal. Die Verzögerungsgröße bei dem vollen Kreis einer Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen, die in einer Ringform geformt sind, die den Ringoszillator 61 bilden, wird nämlich gesteuert, um einem Zyklus des Referenztaktsignals zu entsprechen. Wie es vorstehend beschrieben ist, sind die Verzögerungsleitungsschaltung 5 und der Ringoszillator 61 jeweils mit der Einheitsverzögerungsschaltung aufgebaut, die den gleichen Schaltungsaufbau aufweist. Ein gemeinsames Steuerungssignal wird jeweils der Verzögerungsleitungsschaltung 5 und dem Ringoszillator 61 zugeführt. Somit resultiert die Verzögerungsgröße der Verzögerungsleitungsschaltung 5 in einem Wert, der proportional zu dem Verhältnis zwischen der Anzahl von Stufen, die in der Verzögerungsleitungsschaltung 5 enthalten sind, und der Anzahl von Stufen ist, die in dem Ringoszillator 61 enthalten sind. Da sowohl die Verzögerungsleitungsschaltung 5 als auch der Ringoszillator 61 einen wie vorstehend beschriebenen Aufbau aufweisen, sind relative Variationen und Komponenten in einer integrierten Schaltung, die auf demselben Chip ausgebildet sind, sehr klein, auch wenn absolute Variationen in Komponenten aufgrund von Prozessen oder dergleichen auftreten. Folglich weist die Verzögerungsgröße in einem angekoppelten Zustand keinen Bezug zu der Eigenschaft jeder Komponente auf. Somit wird die Verzögerungsgröße der Verzögerungsleitungsschaltung 5 ohne Änderung konstant gehalten und ein Ausgangsversatz (Offset) wird sehr klein.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ist der Frequenzspannungswandler mit der ersten Übertragungsleitung, der zweiten Übertragungsleitung mit der Verzögerungsleitungsschaltung 5, einer Mischerschaltung 7, die bei einem Teil angebracht ist, wo die erste Übertragungsleitung und die zweite Übertragungsleitung miteinander verbunden werden, dem Ringoszillator 61, in dem die Einheitsverzögerungsschaltung mit dem gleichen Schaltungsaufbau wie die Einheitsverzögerungsschaltung, die die Verzögerungsleitungsschaltung 5 bildet, in einer Ringform platziert ist, und der Verzögerungsgrößensteuerungseinrichtung (Phasenerfassungseinrichtung 14, Ladungspumpe 15, Schleifenfilter und Steuerungsschaltung 62) zur Ausgabe des gleichen Steuerungssignals zu einer Steuerungseinheit des Ringoszillators 61 und einer Steuerungseinheit der Verzögerungsleitungsschaltung 5 versehen, so dass die Frequenz des von dem Ringoszillator 61 ausgegebenen Signals mit der des Referenzsignals übereinstimmt. Somit kann bei einer Zufuhr des gleichen Steuerungssignals die Verzögerungsgröße in der zweiten Übertragungsleitung genau als der Wert eingestellt werden, der proportional zu dem Verhältnis zwischen der Anzahl von Stufen, die in der Verzögerungsleitungsschaltung 5 enthalten sind, und der Anzahl von Stufen ist, die in dem Ringoszillator 61 enthalten sind, und das durch die zweite Übertragungsleitung eingehende Eingangssignal kann um einen vorbestimmten Zyklus in Bezug auf das durch die erste Übertragungsleitung gehende Eingangssignal durch geeignetes Einstellen der Frequenz des Referenztaktsignals unabhängig von der Größe der Mittenfrequenz des Eingangssignals verzögert werden, wodurch eine Linearität in Bezug auf die Frequenz des Eingangssignals in einem breiten Frequenzband gehalten wird und eine Frequenzspannungswandlung ausgeführt wird.
Ferner wird im Vergleich mit der Verzögerungsleitungsschaltung der Ringoszillator einfach angewendet und allgemein verwendet, es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass frühere gesammelte Entwurfsaspekte an die momentane Situation angepasst werden können, wodurch ein effektiverer Schaltungsentwurf ermöglicht wird.
Im Übrigen kann eine derartige Differentialschaltung, wie sie in Fig. 3 als die Verzögerungselementschaltung gezeigt ist, auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel auf eine ähnliche Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden. Die CMOS-Inverterschaltungen, die durch die Stromgrößensteuerungseinrichtung in Reihe geschaltet sind, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, können als die Verzögerungselementschaltungen verwendet werden. Ferner kann eine Phasenerfassungseinrichtung an Stelle der Mischerschaltung 7 angebracht werden. Selbst wenn die Auswahl oder Änderung der vorstehend beschriebenen Komponentenelemente bei dem Frequenzspannungswandler gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, kann ein Effekt erzielt werden, der ähnlich dem in dem ersten Ausführungsbeispiel erzielten Effekt ist.
Ausführungsbeispiel 3
In Fig. 8 ist ein Schaltungsdiagramm eines Aufbaus eines Frequenzspannungswandlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. In Fig. 8 bezeichnen die selben Bezugszeichen wie die in den Fig. 1 und 7 gezeigten jeweils die gleichen oder entsprechende Teile, und die zugehörige Beschreibung wird folglich weggelassen. Bezugszeichen 71 bezeichnet einen Teiler, der ein von dem Ringoszillator 61 über einen Puffer 13 ausgegebenes Signal zuführt und eine Frequenzumwandlung bei dem Eingangssignal auf der Grundlage eines vorbestimmten Teilungsverhältnisses ausführt. Ein Referenztaktsignal (Referenzsignal) wird einem ersten Eingangsanschluss einer Phasenkomparatoreinrichtung oder -Erfassungseinrichtung 14 über einen Puffer 8 oder Puffer 10 zugeführt, und ein von dem Teiler 71 ausgegebenes Signal wird einem zweiten Eingangsanschluss der Phasenerfassungseinrichtung 14 zugeführt.
Im Übrigen sind eine Strecke, die sich durch einen Puffer 2 und einen Puffer 3 erstreckt, und eine Strecke, die sich durch einen Puffer 4, eine Verzögerungsleitungsschaltung 5 und einen Puffer 6 erstreckt, jeweils als eine erste Übertragungsleitung und eine zweite Übertragungsleitung in dem Frequenzspannungswandler mit dem vorstehend beschriebenen Schaltungsaufbau definiert. Der Ringoszillator 61, der Teiler 71, die Phasenerfassungseinrichtung 14, eine Ladungspumpe 15, ein Schleifenfilter, eine Steuerungsschaltung 62 usw. bilden einen geschlossenen Kreis zum Ankoppeln des von dem Teiler 71 ausgegebenen Signals an das Referenzsignal. Ferner arbeiten die Phasenerfassungseinrichtung 14, die Ladungspumpe 15, das Schleifenfilter und die Steuerungsschaltung 62 als Verzögerungsgrößensteuerungseinrichtung, um die Frequenz des Ausgangssignals des Teilers 71 zu veranlassen, mit der des Referenztaktsignals übereinzustimmen, und um ein durch die zweite Übertragungsleitung, die die Verzögerungsleitungsschaltung 5 umfasst, gehendes Eingangssignal um einen vorbestimmten Zyklus in Bezug auf das durch die erste Übertragungsleitung gehende Eingangssignal zu verzögern.
Die Arbeitsweise des Frequenzspannungswandlers ist nachstehend beschrieben.
Der geschlossene Kreis koppelt das von dem Teiler 71 ausgegebene Signal an das Referenztaktsignal. Eine Verzögerungsgröße, die durch Multiplizieren der Verzögerungsgröße bei Durchlaufen eines gesamten Kreises einer Vielzahl von Stufen von den Ringoszillator 61 bildenden Einheitsverzögerungsschaltungen, die in einer Ringform geformt sind, mit einem Teilungsverhältnis (beispielsweise vier Mal in dem Fall eines Vier-Teilungs- Teilers) erhalten wird, wird gesteuert, um einen Zyklus des Referenztaktsignals zu erreichen. Die Verzögerungsleitungsschaltung 5 und der Ringoszillator 61 sind jeweils so aufgebaut, dass sie Einheitsverzögerungsschaltungen mit mehreren Stufen aufweisen, die jeweils den gleichen Schaltungsaufbau aufweisen. Ein gemeinsames Steuerungssignal wird sowohl der Verzögerungsleitungsschaltung 5 als auch dem Ringoszillator 61 zugeführt. Somit resultiert die Verzögerungsgröße der Verzögerungsleitungsschaltung 5 in einem Wert, der proportional zu dem Verhältnis zwischen der Anzahl von Stufen, die in der Verzögerungsleitungsschaltung 5 enthalten sind, und der Anzahl der Stufen ist, die in dem Ringoszillator 61 enthalten sind. Da sowohl die Verzögerungsleitungsschaltung 5 als auch der Ringoszillator 61 einen wie vorstehend beschriebenen Aufbau aufweisen, wird die Verzögerungsgröße der Verzögerungsleitungsschaltung 5 ohne Änderung konstant gehalten und ein Ausgangsversatz (Offset) wird sehr klein, wie es vorstehend in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, wie es vorstehend beschrieben ist, ist der Frequenzspannungswandler mit der ersten Übertragungsleitung, der zweiten Übertragungsleitung mit der Verzögerungsleitungsschaltung 5, einer Mischerschaltung 7, die bei einem Teil angebracht ist, wo die erste Übertragungsleitung und die zweite Übertragungsleitung miteinander verbunden werden, dem Ringoszillator 61, in dem die Einheitsverzögerungsschaltungen, die jeweils den gleichen Schaltungsaufbau wie jede der Einheitsverzögerungsschaltungen aufweisen, die die Verzögerungsleitungsschaltung 5 bilden, in einer Ringform platziert sind, dem Teiler 71, der ein von dem Ringoszillator 61 ausgegebenes Signal zuführt, und der Verzögerungsgrößensteuerungseinrichtung (Phasenerfassungseinrichtung 14, Ladungspumpe 15, Schleifenfilter und Steuerungsschaltung 62) zur Ausgabe des gleichen Steuerungssignals zu einer Steuerungseinheit des Ringoszillators 61 und einer Steuerungseinheit der Verzögerungsleitungsschaltung 5 versehen, so dass die Frequenz des von dem Teiler 71 ausgegebenen Signals mit der des Referenztaktsignals übereinstimmt. Folglich kann bei einer Eingabe des gleichen Steuerungssignals die Verzögerungsgröße in der zweiten Übertragungsleitung genau als der Wert eingestellt werden, der proportional zu dem Verhältnis zwischen der Anzahl von Stufen, die in der Verzögerungsleitungsschaltung 5 enthalten sind, und der Anzahl von Stufen ist, die in dem Ringoszillator 61 enthalten sind, und das durch die zweite Übertragungsleitung gehende Eingangssignal kann um einen vorbestimmten Zyklus in Bezug auf das durch die erste Übertragungsleitung gehende Eingangssignal durch geeignetes Einstellen der Frequenz des Referenztaktsignals unabhängig von der Größe der Mittenfrequenz des Eingangssignals verzögert werden, wodurch eine Linearität in Bezug auf die Frequenz des Eingangssignals in einem breiten Frequenzband gehalten wird und eine Frequenzspannungsumwandlung ausgeführt wird.
Zusätzlich verringert durch Vorbereiten des Teilers 71 eine Kombination des Ringoszillators 61, der mit einer hohen Frequenz oszilliert, und des Teilers 71 einen Schaltungsumfang möglicherweise eher als die Anordnung des Ringoszillators 61, der mit einer niedrigen Frequenz oszilliert, wenn ein Referenztaktsignal mit einer niedrigen Frequenz erforderlich ist, wodurch eine effektive Nutzung einer Chipoberfläche nach Belieben erreicht wird.
Im Übrigen kann eine derartige Differentialschaltung, wie sie in Fig. 3 als die Verzögerungselementschaltung gezeigt ist, auch in dem dritten Ausführungsbeispiel auf eine Weise verwendet werden, die ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel ist. Die CMOS-Inverterschaltungen, mit denen eine derartige Stromgrößensteuerungseinrichtung, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, in Reihe geschaltet ist, kann als die Verzögerungselementschaltung verwendet werden. Ferner kann eine Phasenerfassungseinrichtung an Stelle der Mischerschaltung 7 angebracht werden. Auch wenn die Auswahl oder Änderung der vorstehend beschriebenen Komponentenelemente bei dem Frequenzspannungswandler gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, kann ein ähnlicher Effekt wie der in dem ersten Ausführungsbeispiel erzielte Effekt erzielt werden.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird ein Frequenzspannungswandler bereitgestellt, der umfasst:
eine erste Übertragungsleitung zur Übertragung eines Eingangssignals sowie eine zweite Übertragungsleitung, die mit einer Verzögerungsleitungsschaltung 5 versehen ist, eine dritte Übertragungsleitung zur Übertragung eines Referenzsignals sowie eine vierte Übertragungsleitung, die mit einer Verzögerungsleitungsschaltung 12 versehen ist, eine Mischerschaltung 7 und einen geschlossenen Kreis mit einer Steuerungsschaltung 18 zur Ausgabe des gleichen Steuerungssignals zu Steuerungsabschnitten von Verzögerungsleitungsschaltungen 5, 12, so dass die Größe einer Verzögerung durch die Verzögerungsleitungsschaltung 12 einen Zyklus des Referenzsignals erreicht, wodurch eine Linearität in Bezug auf die Frequenz eines modulierten Wellensignals erhalten wird und eine Frequenzspannungsumwandlung ausgeführt wird, auch wenn eine Mittenfrequenz niedrig ist.

Claims (12)

1. Frequenzspannungswandler mit:
einer ersten Übertragungsleitung, die eine Signalleitung umfasst, die von einer Signalleitung zur Übertragung eines Eingangssignals entsprechend einem modulierten Wellensignal abzweigt,
einer zweiten Übertragungsleitung, die die andere Signalleitung umfasst, die von der das Eingangssignal übertragenden Signalleitung abzweigt,
einer Mischerschaltung (7) mit einem ersten Eingangsanschluss, der mit der ersten Übertragungsleitung verbunden ist, und einem zweiten Eingangsanschluss, der mit der zweiten Übertragungsleitung verbunden ist,
eine erste Verzögerungsgrößenvariable- Verzögerungsleitungsschaltung (5), die in der zweiten Übertragungsleitung zwischen einem Teil, wo die erste Übertragungsleitung und die zweite Übertragungsleitung voneinander abzweigen, und dem zweiten Eingangsanschluss der Mischerschaltung (7) platziert ist,
einer dritten Übertragungsleitung, die eine Signalleitung umfasst, die von einer Signalleitung zur Übertragung eines Referenzsignals mit einer vorbestimmten Frequenz abzweigt,
einer vierten Übertragungsleitung, die die andere Signalleitung umfasst, die von der das Referenzsignal übertragenden Signalleitung abzweigt,
einer zweiten Verzögerungsgrößenvariable- Verzögerungsleitungsschaltung (12), die in der vierten Übertragungsleitung zwischen einem Teil, wo die dritte Übertragungsleitung und die vierte Übertragungsleitung voneinander abzweigen, und einem Teil, wo die dritte Übertragungsleitung und die vierte Übertragungsleitung miteinander verbunden werden, platziert ist, und
einer Verzögerungsgrößensteuerungseinrichtung, die mit der dritten Übertragungsleitung, der vierten Übertragungsleitung, einem Steuerungsabschnitt der ersten Verzögerungsleitungsschaltung und einem Steuerungsabschnitt der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung (12) verbunden ist und das gleiche Steuerungssignal zu dem Steuerungsabschnitt der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung (12) und dem Steuerungsabschnitt der ersten Verzögerungsleitungsschaltung (5) ausgibt, so dass das durch die vierte Übertragungsleitung gehende Referenzsignal um einen vorbestimmten Zyklus in Bezug auf das durch die dritte Übertragungsleitung gehende Referenzsignal verzögert wird.
2. Frequenzspannungswandler nach Anspruch 1, wobei die erste Verzögerungsleitungsschaltung (5) eine Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen umfasst, die zweite Verzögerungsleitungsschaltung (12) eine Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen umfasst und die Einheitsverzögerungsschaltungen, die die erste Verzögerungsleitungsschaltung (5) bilden, sowie die Einheitsverzögerungsschaltungen, die die zweite Verzögerungsleitungsschaltung (12) bilden, jeweils den gleichen Schaltungsaufbau aufweisen.
3. Frequenzspannungswandler nach Anspruch 2, wobei, wenn die Anzahl von Stufen der Einheitsverzögerungsschaltungen, die in der ersten Verzögerungsleitungsschaltung (5) in Reihe geschaltet sind, die Anzahl von Stufen der Einheitsverzögerungsschaltungen, die in der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung (12) in Reihe geschaltet sind, die Mittenfrequenz des Eingangssignals und die Frequenz des Referenzsignals jeweils als a, b, fc und fr definiert sind, Anzahlen der Stufen für die erste Verzögerungsleitungsschaltung (5) und die zweite Verzögerungsleitungsschaltung (12) jeweils so eingestellt sind, dass a/b = fr/4fc gilt, und die Frequenz des Referenzsignals eingestellt ist.
4. Frequenzspannungswandler nach Anspruch 2, wobei, wenn die Anzahl von Stufen der Einheitsverzögerungsschaltungen, die in der ersten Verzögerungsleitungsschaltung (5) in Reihe geschaltet sind, die Anzahl von Stufen der Einheitsverzögerungsschaltungen, die in der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung (12) in Reihe geschaltet sind, die Mittenfrequenz des Eingangssignals und die Frequenz des Referenzsignals jeweils als a, b, fc und fr definiert sind, die Anzahlen der Stufen für die erste Verzögerungsleitungsschaltung (5) und die zweite Verzögerungsleitungsschaltung (12) jeweils derart eingestellt sind, dass a/b = fr/2fc gilt, und die Frequenz des Referenzsignals eingestellt ist.
5. Frequenzspannungswandler nach Anspruch 2, mit:
einem ersten Puffer (2) und einem zweiten Puffer (3), die in Reihenfolge von der Seite nahe dem Abzweigteil zwischen dem Abzweigteil und dem ersten Eingangsanschluss der Mischerschaltung (7) in der ersten Übertragungsleitung angebracht sind,
einem dritten Puffer (4), der zwischen dem Abzweigteil und der ersten Verzögerungsleitungsschaltung (5) in der zweiten Übertragungsleitung angebracht ist,
einem vierten Puffer (6), der zwischen der ersten Verzögerungsleitungsschaltung (5) und dem zweiten Eingangsanschluss der Mischerschaltung (7) in der zweiten Übertragungsleitung angebracht ist,
einem fünften Puffer (9) und einen sechsten Puffer (10), die in Reihenfolge von der Seite nahe dem Abzweigteil zwischen dem Abzweigteil und dem Verbindungsteil in der dritten Übertragungsleitung angebracht sind,
einem siebten Puffer (11), der zwischen dem Abzweigteil und der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung (12) in der vierten Übertragungsleitung angebracht ist, und
einem achten Puffer (13), der zwischen der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung (12) und dem Verbindungsteil in der vierten Übertragungsleitung angebracht ist,
wobei der erste Puffer (2), der dritte Puffer (4), der fünfte Puffer (9) und der siebte Puffer (11) jeweils den gleichen Schaltungsaufbau wie ein Ausgangspuffer jeder Einheitsverzögerungsschaltung aufweisen, und der zweite Puffer (3), der vierte Puffer (6), der sechste Puffer (10) und der achte Puffer (13) jeweils den gleichen Schaltungsaufbau wie ein Eingangspuffer jeder Einheitsverzögerungsschaltung aufweisen.
6. Frequenzspannungswandler mit:
einer ersten Übertragungsleitung, die eine Signalleitung umfasst, die von einer Signalleitung zur Übertragung eines Eingangssignals entsprechend einem modulierten Wellensignal abzweigt,
einer zweiten Übertragungsleitung, die die andere Signalleitung umfasst, die von der das Eingangssignal übertragenden Signalleitung abzweigt,
einer Mischerschaltung (7) mit einem ersten Eingangsanschluss, der mit der ersten Übertragungsleitung verbunden ist, und einem zweiten Eingangsanschluss, der mit der zweiten Übertragungsleitung verbunden ist,
einer Verzögerungsgrößenvariable- Verzögerungsleitungsschaltung (5), die in der zweiten Übertragungsleitung zwischen einem Teil, wo die erste Übertragungsleitung und die zweite Übertragungsleitung voneinander abzweigen, und dem zweiten Eingangsanschluss der Mischerschaltung (7) platziert ist,
einer Signalleitung zur Übertragung eines Referenzsignals mit einer vorbestimmten Frequenz,
einem Ringoszillator (61), der in der Lage ist, eine Oszillationsfrequenz zu variieren, und
einer Verzögerungsgrößensteuerungseinrichtung, die mit der Signalleitung zur Übertragung des Referenzsignals, einer Signalleitung zur Übertragung eines von dem Ringoszillator (61) ausgegebenen Signals und einem Steuerungsabschnitt der Verzögerungsleitungsschaltung (5) sowie einem Steuerungsabschnitt des Ringoszillators (61) verbunden ist und das gleiche Steuerungssignal zu dem Steuerungsabschnitt des Ringoszillators (61) und dem Steuerungsabschnitt der Verzögerungsleitungsschaltung (5) ausgibt, so dass die Frequenz des von dem Ringoszillator (61) ausgegebenen Signals mit der des Referenzsignals übereinstimmt,
wobei die Verzögerungsleitungsschaltung (5) eine Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen umfasst, der Ringoszillator (61) eine Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen umfasst, die in einer Ringform angeordnet sind, und die Einheitsverzögerungsschaltungen, die die Verzögerungsleitungsschaltung bilden, sowie die Einheitsverzögerungsschaltungen, die den Ringoszillator (61) bilden, jeweils den gleichen Schaltungsaufbau aufweisen.
7. Frequenzspannungswandler mit:
einer ersten Übertragungsleitung, die eine Signalleitung umfasst, die von einer Signalleitung zur Übertragung eines Eingangssignals entsprechend einem modulierten Wellensignal abzweigt,
einer zweiten Übertragungsleitung, die die andere Signalleitung umfasst, die von der das Eingangssignal übertragenden Signalleitung abzweigt,
einer Mischerschaltung (7) mit einem ersten Eingangsanschluss, der mit der ersten Übertragungsleitung verbunden ist, und einem zweiten Eingangsanschluss, der mit der zweiten Übertragungsleitung verbunden ist,
einer Verzögerungsgrößenvariable- Verzögerungsleitungsschaltung (5), die in der zweiten Übertragungsleitung zwischen einem Teil, wo die erste Übertragungsleitung und die zweite Übertragungsleitung voneinander abzweigen, und dem zweiten Eingangsanschluss der Mischerschaltung (7) platziert ist,
einer Signalleitung zur Übertragung eines Referenzsignals mit einer vorbestimmten Frequenz,
einem Ringoszillator (61), der in der Lage ist, eine Oszillationsfrequenz zu variieren,
einem Teiler (71) zur Zufuhr eines von dem Ringoszillator (61) ausgegebenen Signals und
einer Verzögerungsgrößensteuerungseinrichtung, die mit der Signalleitung zur Übertragung des Referenzsignals, einer Signalleitung zur Übertragung eines von dem Teiler (71) ausgegebenen Signals und einem Steuerungsabschnitt der Verzögerungsleitungsschaltung (5) sowie einem Steuerungsabschnitt des Ringoszillators (61) verbunden ist und das gleiche Steuerungssignal zu dem Steuerungsabschnitt des Ringoszillators (61) und dem Steuerungsabschnitt der Verzögerungsleitungsschaltung (5) ausgibt, so dass die Frequenz des von dem Teiler (71) ausgegebenen Signals mit der des Referenzsignals übereinstimmt,
wobei die Verzögerungsleitungsschaltung (5) eine Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen umfasst, der Ringoszillator (61) eine Vielzahl von Stufen von Einheitsverzögerungsschaltungen umfasst, die in einer Ringform angeordnet sind, und die Einheitsverzögerungsschaltungen, die die Verzögerungsleitungsschaltung bilden, sowie die Einheitsverzögerungsschaltungen, die den Ringoszillator (61) bilden, jeweils den gleichen Schaltungsaufbau aufweisen.
8. Frequenzspannungswandler nach einem der Ansprüche 2, 6 und 7, wobei jede der Verzögerungsgrößenvariable- Verzögerungselementschaltungen (23, 24, 25, 26), die verbunden sind und in einer vorbestimmten Anzahl in jeder der Einheitsverzögerungsschaltungen bereitgestellt sind, um die Einheitsverzögerungsschaltung zu bilden, eine Differentialschaltung ist, die mit einer Stromgrößensteuerungseinrichtung (39) und einer Ausgangsamplitudensteuerungseinrichtung (36) versehen ist.
9. Frequenzspannungswandler nach einem der Ansprüche 2, 6 und 7, wobei jede der Verzögerungsgrößenvariable- Verzögerungselementschaltungen, die verbunden sind und in einer vorbestimmten Anzahl in jeder der Einheitsverzögerungsschaltungen bereitgestellt sind, um die Einheitsverzögerungsschaltung zu bilden, derart aufgebaut ist, dass eine Stromgrößensteuerungseinrichtung (52, 53, 54, 55) in Reihe mit CMOS-Inverterschaltungen geschaltet ist.
10. Frequenzspannungswandler nach einem der Ansprüche 2, 6 und 7, wobei eine Phasenerfassungseinrichtung mit einem ersten Eingangsanschluss, der mit der ersten Übertragungsleitung verbunden ist, und einem zweiten Eingangsanschluss, der mit der zweiten Übertragungsleitung verbunden ist, an der Stelle der Mischerschaltung (7) angebracht ist.
11. Frequenzspannungswandler nach Anspruch 10, wobei die Phasenerfassungseinrichtung eine Phasenerfassungsschaltung zur Erfassung lediglich einer verzögerten Phase ist.
12. Frequenzspannungswandler nach Anspruch 2, wobei, wenn die Anzahl von Stufen der Einheitsverzögerungsschaltungen, die in der ersten Verzögerungsleitungsschaltung (5) in Reihe geschaltet ist, die Anzahl von Stufen der Einheitsverzögerungsschaltungen, die in der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung (12) in Reihe geschaltet ist, die Mittenfrequenz des Eingangssignals und die Frequenz des Referenzsignals jeweils als a, b, fc und fr definiert sind, die Anzahlen von Stufen für die erste Verzögerungsleitungsschaltung (5) und der zweiten Verzögerungsleitungsschaltung (12) jeweils derart eingestellt sind, das a/b = 3fr/4fc oder 3fr/2fc gilt, und die Frequenz des Referenzsignals eingestellt ist.
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