FI95522B - Jänniteohjattu oskillaattori, jolla on laaja taajuusalue - Google Patents

Jänniteohjattu oskillaattori, jolla on laaja taajuusalue Download PDF

Info

Publication number
FI95522B
FI95522B FI925405A FI925405A FI95522B FI 95522 B FI95522 B FI 95522B FI 925405 A FI925405 A FI 925405A FI 925405 A FI925405 A FI 925405A FI 95522 B FI95522 B FI 95522B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
frequency
voltage
output
transistor
negative voltage
Prior art date
Application number
FI925405A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI925405A0 (fi
FI95522C (fi
FI925405A (fi
Inventor
Jorma Liukkonen
Original Assignee
Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Mobile Phones Ltd filed Critical Nokia Mobile Phones Ltd
Priority to FI925405A priority Critical patent/FI95522C/fi
Publication of FI925405A0 publication Critical patent/FI925405A0/fi
Priority to DE69324446T priority patent/DE69324446T2/de
Priority to EP93308796A priority patent/EP0599505B1/en
Publication of FI925405A publication Critical patent/FI925405A/fi
Publication of FI95522B publication Critical patent/FI95522B/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI95522C publication Critical patent/FI95522C/fi

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1231—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising one or more bipolar transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1203—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device the amplifier being a single transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1237—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator
    • H03B5/124—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance
    • H03B5/1243—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance the means comprising voltage variable capacitance diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1237—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator
    • H03B5/1293—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator having means for achieving a desired tuning characteristic, e.g. linearising the frequency characteristic across the tuning voltage range
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2200/00—Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
    • H03B2200/003—Circuit elements of oscillators
    • H03B2200/004—Circuit elements of oscillators including a variable capacitance, e.g. a varicap, a varactor or a variable capacitance of a diode or transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2201/00—Aspects of oscillators relating to varying the frequency of the oscillations
    • H03B2201/02—Varying the frequency of the oscillations by electronic means
    • H03B2201/0208—Varying the frequency of the oscillations by electronic means the means being an element with a variable capacitance, e.g. capacitance diode
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L2207/00—Indexing scheme relating to automatic control of frequency or phase and to synchronisation
    • H03L2207/06—Phase locked loops with a controlled oscillator having at least two frequency control terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
    • H03L7/099—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/18—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop
    • H03L7/183—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between fixed numbers or the frequency divider dividing by a fixed number

Landscapes

  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

95522 Jänniteohjattu oskillaattori, jolla on laaja taajuusalue -Spänningsstyrd oscillator med utvidgat frekvensomräde 5 Keksinnön kohteena on jänniteohjattu oskillaattori, jonka oskillointitaajuutta ohjataan resonanssipiirin kapasitanssia muuttavalla jännitteellä.
Jänniteohjattu oskillaattori VCO (Voltage Controlled Oscil-10 lator) on värähtelypiiri, jonka lähtötaajuus muuttuu vasteena piiriin tuodulle ohjausjännitteelle. Tyypillisesti VCO:ta käytetään vaihelukitun silmukan PLL (Phase Locked Loop) yhtenä komponenttina. Vaihelukittua silmukkaa käytetään usein silloin, kun on synkronoitava kaksi signaalia sekä vaiheen 15 että taajuuden suhteen. VCO:n lähtösignaali lukitaan sekä taajuuden että vaiheen suhteen referenssisignaaliin, jolloin referenssisignaalin muuttuessa seuraa lähtösignaali sen muutosta. Silmukan vaihevertailijassa verrataan silmukan läh-tösignaalia tai siitä jakamalla saatua signaalia referens-20 sisignaaliin. Signaalien vaihe-ero muutetaan vaihevertaili-japiiriä ja suodatinta käyttäen korjausjännitteeksi, joka viedään jänniteohjatun oskillaattorin säätöjännitteeksi.
Säätöjännite nostaa tai laskee oskillaattorin taajuutta 25 niin, että silmukka lukittuu. Lukkiutuneessa tilassa ei vai-: hevertailijalta tule pulsseja, jolloin silmukkasuodattimen generoima VCO:n ohjausjännite pysyy vakioarvossa. VCO:n taajuuden riippuvuutta ohjausjännitteestä esittävän kuvaajan kulmakerrointa nimitetään VCO-kertoimeksi. Yleissääntönä 30 voidaan sanoa, että mitä suurempi on VCO-kerroin sitä suuremmat ovat silmukan kohinaongelmat ja taajuuspuhtaus on hankala saavuttaa.
• Jänniteohjattu oskillaattori voidaan toteuttaa usealla eri 35 tavalla. Tavallisesti siihen kuuluu oskillaattoriksi kytketty transistori. Sen oskillointia ylläpitävänä takaisinkyt-kentänä voi toimia transistorin sisäinen kapasitanssi, jolloin bipolaaritransistoria käyttäen oskillointitaajuus voi 2 95522 ulottua 1 GHz:stä 10 GHz:iin ja FET:iä käyttäen päästään vieläkin suurempiin taajuuksiin. Jotta oskillointia voidaan kontrolloida ja piiri toimisi jänniteohjättuna oskillaattorina VCO, sijoitetaan oskillaattoritransistorin jonkin elek-5 trodin piiriin sarjaresonanssipiiri. Tämä voidaan konstruoida mitä erilaisimmilla tavoilla haluttujen ominaisuuksien mukaan, mutta periaatteessa se muodostuu kapasitanssidiodis-ta, induktanssista, esim. liuskajohdosta, jonka toinen pää on tavallisesti oikosuljettu, ja transistorin sisäisestä ka-10 pasitanssista. Useimmiten kapasitanssidiodi on kytketty sarjaan liuskajohdon kanssa tai sitten sen rinnalle kuitenkin siten, että diodin anodi on tasajännitteen kannalta maadoitettu. viemällä PLL:n silmukkasuodattimelta saatu ohjaus-tasajännite (tai muu ulkoinen ohjausjännite) vaikuttamaan 15 kapasitanssidiodin katodille muuttuu sen yli vaikuttava jännite ja siten myös diodin kapasitanssi. Tällöin muuttuu vastaavasti koko värähtelypiirin kapasitanssi, minkä seurauksena transistorilta saatu vahvistettu värähtelysignaalitaajuus muuttuu ohjausjännitteen mukaisesti.
20 Käytettäessä vaihelukittua silmukkaa (PLL) monikanavaisen radiopuhelimen taajuussyntetoijassa ovat VCO:lie asetettavat vaatimukset erittäin suuret. Tyypillinen monikanavainen radiopuhelin on nykyaikaisen solukkojärjestelmän puhelin, jos-25 sa syntetoijalla on muodostettava laaja taajuusalue. Etenkin f.f : digitaalisissa järjestelmissä vaaditaan syntetoijalta kykyä nopeaan taajuudenvaihtoon ja laajaa syntetoitavaa taajuusaluetta. Koska VCO:n ohjausjännite voi saada arvot välillä 0V .... Vcc, jossa Vcc on puhelimen käyttöjännite, ja VCO:-30 lta vaadittava taajuusalue laaja, merkitsee se melko suurta VCO-kerrointa. Nykyisessä GSM-järjestelmässä taa- r « · juusaluevaatimus on luokkaa 25 MHz, jos käytetään lähetyksessä ja vastaanotossa omia syntetoijia ja 70 MHz, jos käytetään vain yhtä syntetoijaa. Samoin esim. DCS1800-järjes-35 telmässä muodostettava taajuusalue on kahta syntetoijaa käytettäessä 75 MHz mutta yhtä syntetoijaa käytettäessä 170 MHz. Näin suuren taajuusalueen muodostaminen yhdellä syntetoijalla pakottaa käyttämään erittäin suurta VCO-kerrointa,
II
3 95522 joka väistämättä johtaa vaikeasti hallittaviin ongelmiin kohina- ja häiriöherkkyyden kasvaessa.
Digitaalisissa puhelinjärjestelmissä vaaditaan syntetoijalta 5 myös hyvin nopeata taajuuden vaihtokykyä. Asettumisajan myös suurissa taajuushypyissä tulee olla lyhyt.
Tekniikan tasosta on tunnettua laajentaa VCO:n taajuusaluetta vaihtamalla resonanssipiirin komponentteja. Vaihtaminen 10 voidaan tehdä esimerkiksi kytkemällä resonanssipiiriin lisää kapasitanssia tai induktanssia käyttäen kytkimenä esim. PIN-diodia. Voidaan käyttää myös kahta resonanssipiiriä, jotka voidaan erikseen kytkeä aktiiviseksi. Tällaisten menetelmien haittana on lisääntynyt laitteen virrankulutus ja ylirnää-15 räisten resonanssien syntyminen. Lisäksi kytkimet ja niiden ohjauksen järjestäminen monimutkaistaa VC0:n rakennetta.
Voidaan myös menetellä siten, että viedään silmukkasuodatti-melta saatava ohjausjännite jännitteen kahdentajan kautta 20 VC0:lle, jolloin saadaan kaksi VC0:n taajuusaluetta riippuen siitä, onko jännite kahdennettu vai ei. Tämäkin tapa vaatii ohjattavan kytkimen käyttöä eikä tapa sitäpaitsi mitenkään vaikuta silmukan nopeutta lisäävästi vaihdettaessa taajuutta. Nopeus ei lisäänny siksi, että silmukkasuodattimen ka-25 peakaistaisuudesta johtuen kestää tietyn ajan ennen kuin i uutta taajuutta vastaava ohjausjännite näkyy suodattimen lähdössä.
Koska resonanssipiiriin kuuluvalla varaktorilla on epäline-30 aarinen jännite/kapasitanssi-ominaiskäyrä, on VCO:n lineaarinen säätöalue ilman mitään linearisoimistoimenpiteitä rajoitettu. Siten järjestelyt varaktorin epälineaarisuuden kumoamiseksi lisäävät myös VC0:n lineaarista säätöaluetta. Lineaarisuuden parantamiseksi voidaan käyttää esim. negatii-35 vista bias-jännitettä varaktorille, jolloin toiminta pyritään siirtämään sen ominaiskäyrän lineaariselle osalle.
4 95522 Käytettäessä VCO:ta vaihelukitun silmukan komponenttina voidaan silmukan asettumista nopeuttaa erilaisin tunnetuin no-peutuskytkennöin, joita ovat esim. silmukkasuodattimen muuttaminen leveäkaistaiseksi kanavanvaihdon ajaksi tai injek-5 toimalla VCO:n säätöjännitelinjaan tasajännite kanavan vaihdon ajaksi. Injektoimisen haittana on tiettyä taajuutta vastaavan, juuri oikean suuruisen jännitteen järjestäminen sää-töjännitteeksi. Digitaalisissa silmukoissa voidaan käyttää tällöin ROM-muistia, joihin on taulukoitu taajuus/ohjausjän-10 nite-arvoja ja joista tietty arvo viedään DA-muuntimen kautta säätöjännitelinjaan.
Keksinnön tavoitteena on aikaansaada kytkentä VCO:n taajuusalueen laajentamiseksi, jolla ei ole edellä esitettyjen tun-15 nettujen kytkentöjen haittoja ja joka olisi yksinkertainen, mahdollisimman vähän ylimääräisiä komponentteja vaativa ja jota voitaisiin myös käyttää silmukan nopeuttamiseen. Kytkennän käyttö ei saisi suurentaa VCO-kerrointa, eikä siten lisätä häiriöherkkyyttä.
20 Nämä tavoitteet saavutetaan kytkennällä, jolle on tunnusomaista se, mitä on sanottu patenttivaatimuksessa 1.
Keksinnön mukaisesti järjestetään resonanssipiiriin kuuluvan 25 kapasitanssidiödin anodille ohjattavalla kytkimellä joko :'' · negatiivinen tasajännite -Vb tai kytketään se tasasähkön kannalta katsottuna piirin maahan, jolloin anodilla on tasajännite 0 V. Kun toisaalta tämän kapasitanssidiödin katodilla vaikuttaa VCO:n ulkoinen ohjaustasajännite Vcntrl, jolla 30 on tietty vaihtelualue 0.. on jännitealue ka- pasitanssidiodin yli joko 0.. .ν^^ι,ΜΑΧ» mikäli anodilla vai-. kuttaa O V tasajännite tai on Vb... (Vpjj^ j^x+Vjjj), mikäli anodilla on negatiivinen jännite -Vb. Tämä merkitsee sitä, että riippuen diodin anodijännitteestä saadaan VCO:lie kaksi 35 jännitesäätöaluetta ja siten kaksi taajuusaluetta, vaikka ulkoinen ohjausjännite muuttuu vain yhdessä alueessa. On edullista järjestää taajuusalueet osittain limittäin.
5 95522
Keksintöä selostetaan havainnollisemmin oheisten kuvien avulla, joissa kuva 1 esittää vaihelukitun silmukan periaatekytkentää, kuva 2 esittää jännitesäädettyä oskillaattoria, jossa on 5 keksinnön mukainen kytkentä ja kuva 3 kuvaa oskillaattorin lähtötaajuutta säätöjännitteen funktiona.
Kuvan 1 vaihelukittua silmukkaa käytetään tyypillisesti ra-10 diopuhelimen taajuussyntetoijassa. Vaihevertailijaan 2 tulee referenssijakajassa 1 luvulla R jaettu referenssitaajuus fref sekä jänniteohjatun oskillaattorin VCO lähtötaajuudesta fVCo silmukkajakajassa 5 luvulla N jaettu taajuus. Näiden taajuuksien vaihe-eroon verrannollinen signaali viedään kapea-15 kaistäisessä alipäästösuodattimessa 3 suodatettuna VCO:n 4 ohjausjännitteeksi. Tämä jännite muuttaa VCO:n lähtötaajuutta, jolloin silmukan tasapainossa ollessa pätee fvco = N/R * fref. Eri lähtötaajuuksia voidaan muodostaa syöttämällä silmukka j akaj aan 5 uudet jakoluvut N, jolloin syntetoija virit-··' 20 tyy aina tietylle radiokanavalle tietyllä luvulla N. Refe-renssitaajuus muodostetaan suurta stabiilisuutta vaativissa sovelluksissa jänniteohjatulla lämpötilakompensoidulla kide-oskillaattorilla .
25 Kuten edellä tekniikan tason kuvauksessa jo on sanottu, voi .·, VCO:n 4 rakenne komponenttitasolla vaihdella suuresti, vaik ka tietyt perusasiat pysyvät samana. Rakenteesta johtuen sillä on aina tiettyä ohjausjännitealuetta AVcntrl vastaten tietty taajuusalue Δν.
30
Kuvassa 2 on esitetty keksinnön mukainen kytkentä VCO:n jän-nitealueen laajentamiseksi. Kuvattu VCO:n perusrakenne on vain yksi monista mahdollisista ja se on esitetty keksinnön ymmärtämiseksi. Tässä kuvattu VCO käsittää transistorin T, 35 kapasitanssidiodin D sekä liuskajohdon LI. Transistorin emitteri on kytketty maahan induktanssin L4 ja resistanssin R2 kautta. Ne samoin kuin takaisinkytkentävastus R3 asette-levat transistorin toimintapisteen. Kondensaattorit C2 ja Cl 6 95522 toimivat DC-erotuskondensaattoreina. Induktanssi L2 estää oskillointitaajuussignaalin pääsyn silmukkasuodattimelle. Piiri oskilloi taajuudella, jonka määräävät liuskajohdon LI induktanssi ja kapasitanssidiodin D kapasitanssi ja transis-5 torin T sisäinen kapasitanssi. Silmukkasuodattimelta 23 saatava ohjausjännite Vcntrl tuodaan kapasitanssidiodin katodille, jolloin tämän diodin yli vaikuttava jännite määrää sen kapasitanssiarvon ja siten VCO:n lähtötaajuuden fvco. Ohjaus-jännite Vcntrl voi saada arvot välillä 0 V... .Vcntrl>MAX. Esi-10 merkkitapauksessa Vcntrl MAX = Vcc, jossa Vcc on kytkennän käyttöjännite.
Keksinnön mukaisesti kapasitanssidiodin anodipuolelle voidaan tuoda ulkoisella ohjauksella yksi kahdesta eri jänni-15 tearvosta. Toinen arvo, joka saadaan kytkimen S ollessa asennossa 1, on 0 V ja toinen arvo, joka saadaan kytkimen ollessa asennossa 2, on negatiivinen jännite -Vb. Ulkoisen, esim. puhelimen logiikkaosalta saadun ohjauksen mukaan kytkin S on jommassakummassa asennossa kytkien toisen maini-20 tuista jännitteistä diodin D anodille. Oskillointitaajuisen signaalin pääsyn kytkimen S suuntaan estää induktanssi L3.
Viitataan nyt kuvaan 3, joka havainnollistaa VCO:n lähtötaa-juuden riippuvuutta ohjausjännitteestä silmukkasuodattimelta 25 saatavasta ohjausjännitteestä Vcntrl. Kun kytkin on asennossa : 1, maadoittaa se tasasähkön kannalta katsottuna kapasitans sidiodin anodin. Tästä seuraa se, että diodin ylitse vaikuttava jännite voi vaihdella alueessa 0 V... .V^ ^ (jana I), kun ohjausjännite Vcntrl vaihtelee alueessa 0V....-30 vcntri,MAX· Tällöin VC0:n lähtötaajuus fvco voi vaihdella alueessa ALUE 1.
Kun kytkin S on asennossa 1, tulee kapasitanssidiodin anodille negatiivinen jännite -Vb. Tästä seuraa se, että diodin 35 ylitse vaikuttava jännite voikin nyt vaihdella välillä vb.....vb+vcntn,MAX ^ana II) , kun ohjausjännite vaihtelee alueessa 0 V. . . .Vcntrl MAX . Tällöin VC0:n lähtö-taajuus fvco voi vaihdella alueessa ALUE 2.
7 95522
Taajuusalueet ALUE l ja ALUE 2 ovat osittain limittäin, mikäli negatiivisen jännitteen itseisarvo on pienempi kuin ohjausjännitteen maksimiarvo. Radiopuhelinkäytössä mitoitetaan taajuusalueet siten, että ALUE 1 kattaa tietyn osan 5 esim. puolet syntetoijalta vaadittavasta taajuusalueesta ja ALUE 2 kattaa loput. Kuvassa 3 on taajuus fv vapaasti valittava taajuus, jossa toimintamuoto vaihdetaan muuttamalla kytkimen asentoa. Tätä ohjaa puhelimen kontrolliosa. Käytännössä on edullista pitää taajuusalueet limittäisinä kompo-10 nenttihajontojen ja lämpötilavaihteluiden takia.
Esitetty kytkentä sopii myös radiopuhelimessa syntetoijan kanavalle asettumisen nopeuttamiseen. Digitaalisissa TDMA-matkapuhelinjärjestelmissä lähetys- ja vastaanottoaikavälien 15 välinen tarvittava taajuushyppy voi olla suuri ja syntetoijan asettumisaikavaatimus voi samalla olla tiukka. Kun taajuushyppy on riittävän suuri ja nopeutta siksi vaaditaan erityisen paljon, vaihdetaan kytkimen asentoa kanavanvaihdon yhteydessä. Tällöin VCO saa ohjausjännitteen vaikkei uutta 20 taajuutta vastaava ohjausjännite vielä näy silmukkasuodatti-men lähdössä. Näin saadaan PLL:n toimintaa nopeutettua selvästi. Kanavanvaihtohetkellä silmukka ei ole lukossa, joten jännitemuutoksen aiheuttama resonanssitaajuuden muutos näkyy välittömästi silmukan lähtötaajuuden muutoksena. Taajuushy-25 pyn ollessa suuresta taajuudesta pienempään vaihdetaan kyt- - kin S asennosta 2 asentoon l ja vastaavasti hypättäessä ma talammasta taajuudesta suureen taajuuteen vaihdetaan kytkin asennosta 1 asentoon 2.
30 Esitetty kytkentä tekee mahdolliseksi pienen VCO-kertoimen saavuttamisen, vaikka taajuusalue on erittäin laaja. Tämä merkitsee pienempää kohinaa lähtösignaalissa. Muuttamalla kapasitanssidiodin biasointia voidaan resonanssipiiri pitää yksinkertaisena kytkimen käytöstä huolimatta. Lisäetu on 35 myös mahdollisuus käyttää kytkentää kanavanvaihdon nopeuttamisessa. Kytkettävän negatiivisen jännitteen on oltava hyvin suodatettu ja lämpötilastabiili häiriöiden välttämiseksi. Se voidaan ottaa sopivasta lähteestä ja puhelimessa negatiivi- 8 95522 nen jännite voidaan saada esim. näytönohjaimesta. On myös mahdollista muodostaa useita negatiivisia jännitearvoja, joista haluttu jännitearvo kytketään kapasitanssidiodin anodille. Tällöin saadaan useita VCO:n taajuusalueita. Digitaa-5 lisovelluksen yhteydessä negatiivisen jännitteen muodostukseen voidaan käyttää DA-muunninta. Esitetty kytkentä ei lisää puhelimen virrankulutusta, mikä on tärkeää etenkin käsipuhelimissa.
10 Edellä on selostettu keksintöä käyttäen esimerkkinä radiopuhelimen syntetoijaa. On kuitenkin selvää, että sovelluskohde voi olla mikä tahansa kytkentä, jossa käytetään jänniteoh-jattua oskillaattoria VCO rakenneosana. Ainoa edellytys on, että resonanssipiirissä on kapasitanssidiodi, jonka katodil-15 le tuodaan ulkoinen ohjausjännite. Tällöin tuomalla keksinnön mukaisesti jännitearvo diodin anodille muodostetaan ainakin kaksi VCO:n taajuusaluetta.
Mitä tahansa tunnettua VCO-kytkentää voidaan aina modifioida 20 siten, että diodin anodille voidaan tuoda ulkoinen jännite-arvo. Näitä jännitearvoja voi olla useampikin kuin kaksi, jolloin voidaan muodostaa useita taajuusalueita.
< · 11

Claims (12)

1. Jänniteohjattu oskillaattori, johon ainakin kuuluu: -oskilloiva transistori (T), - ainakin yhden kapasitanssidiodin (D) ja induktanssin tai 5 siirtojohdon (LI) muodostama resonanssipiiri, joka on kytketty transistorin (T) jollekin elektrodille ja joka yhdessä transistorin (T) sisäisen kapasitanssin ja ulkoisten kapasitanssien kanssa määrää transistorilta saatavan oskillaattorin lähtötaajuuden (fVco) · jolloin lähtötaajuutta voi-10 daan muuttaa kapasitanssidiodin katodille tuodulla ulkoisella ohjaus tasa jännitteellä (ν^^) , jolla on minimi- ja maksimiarvo, tunnettu siitä, että siinä on kytkentävälineet kapasitanssidiodin anodin kytkemiseksi tasasähkön kannalta 15 kytkennän maahan, jolloin ohjaustasajännitteen (Vcntrl) vaihdellessa minimiarvon ja maksimiarvon välillä lähtötaajuus (fVco) muuttuu ensimmäisessä taajuusalueessa (ALUE1), ja negatiiviseen jännitteeseen (-Vb), jolloin ohjaustasajännitteen (Vcntrl) vaihdellessa minimiarvon ja maksimiarvon välil-20 lä lähtötaajuus (fVco^ muuttuu toisessa taajuusalueessa (ALUE2).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jänniteohjattu oskillaattori, tunnettu siitä, että kytkentävälinei- 25 siin kuuluu ohjattava kytkin (S), jonka lähtö on yhdistetty : kapasitanssidiodin (D) anodille ja jonka ensimmäinen tulo (1) on kytketty piirin maahan ja toinen tulo (2) on kytketty negatiiviseen jännitelähteeseen (26), jolloin ohjaussignaalista riippuen kytkimen lähtö yhdistyy yhteen sen tuloista. 30
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen jänniteohjattu oskillaattori, tunnettu siitä, että ohjattavalla kytkimellä (S) on useita tuloja kukin kytkettynä omaan negatiiviseen jännitelähteeseen ja yksi tulo kytkettynä piirin maa- 35 hän.
4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen jänniteohjattu oskillaattori, tunnettu siitä, että negatiivinen jän- 10 95522 nitelähde (26) muodostaa useamman kuin yhden negatiivisen j änni te-arvon.
5. Taajuussyntetoija, jossa on vaihelukittu silmukka, 5 joka sisältää ainakin - vaihevertailijan (22), jonka ensimmäisenä tulona on referenssi taa juussignaali (fref) ja joka tuottaa vaihe-eroon verrannollisen signaalin, - alipäästösuodattimen (23), joka on kytketty vaihevertaili-10 jän lähtöön sen lähtösignaalin suodattamiseksi ohjaustasa- jännitteeksi (V^,.^) , - alipäästösuodattimeen (23) kytketyn jänniteohjatun oskillaattorin (VCO), johon ainakin kuuluu oskilloiva transistori (T) sekä ainakin yhden kapasitanssidiodin (D) ja induktans- 15 sin tai siirtojohdon (LI) muodostama sarjaresonanssipiiri, joka on kytketty transistorin (T) jollekin elektrodille ja joka yhdessä transistorin (T) sisäisen kapasitanssin ja ulkoisten kapasitanssien kanssa määrää transistorilta saatavan oskillaattorin lähtötaajuuden (fyco) * jolloin lähtötaajuutta 20 voidaan muuttaa kapasitanssidiodin katodille tuodulla ohjaustasajännitteellä (Vcntrl) , jolla on minimi- ja maksimiarvo, - taajuusjakajan (25), jonka jakoluku (N) voidaan muuttaa kanavaohjaussignaalilla ja joka tuottaa lähtötaajuuteen (fVco) verrannollisen jaetun signaalin, joka on kytketty vai- 25 hevertailijan (22) toiseksi tulosignaaliksi, : tunnettu siitä, että jänniteohjattuun oskillaatto riin kuuluu lisäksi kytkentävälineet kapasitanssidiodin anodin kytkemiseksi tasasähkön kannalta kytkennän maahan, jolloin ohjaus tasa jännitteen (V^^) vaihdellessa minimiarvon 30 ja maksimiarvon välillä lähtötaajuus (fvco^ muuttuu ensimmäisessä taajuusalueessa (ALUE1), ja negatiiviseen jännittee-, seen (-Vb), jolloin ohjaustasajännitteen (Vcntrl) vaihdellessa minimiarvon ja maksimiarvon välillä lähtötaajuus (fVco^ muuttuu toisessa taajuusalueessa (ALUE2). 35
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen taajuussyntetoija, tunnettu siitä, että kytkentävälineisiin kuuluu ohjattava kytkin (S), jonka lähtö on yhdistetty kapasitanssi- 11 95522 diodin (D) anodille ja jonka ensimmäinen tulo (1) on kytketty piirin maahan ja toinen tulo (2) on kytketty negatiiviseen jännitelähteeseen (26), jolloin ohjaussignaalista riippuen kytkimen lähtö yhdistyy yhteen sen tuloista. 5
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen taajuussyntetoija, tunnettu siitä, että negatiivinen jännitelähde (26) muodostaa useamman kuin yhden negatiivisen jännite-arvon.
8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen taajuussyntetoija, tunnettu siitä, että siinä on välineet kytkentävä-lineiden ohjaamiseksi kytkemään kapasitanssidiodin (D) anodille negatiivinen jännite (-Vb) samalla hetkellä, kun kana-vaohjaussignaali muuttaa taajuusjakajan (25) jakolukua (N) 15 niin, että tuloksena on suuri taajuushyppy ylöspäin.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen taajuussyntetoija, tunnettu siitä, että sanotut välineet ohjaavat kyt-kentävälineet kytkemään kapasitanssidiodin anodin kytkennän 20 maahan samalla hetkellä, kun kanavaohjaussignaali muuttaa taajuusjakajan (25) jakolukua (N) niin, että tuloksena on suuri taajuushyppy alaspäin.
9 95522
10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen taajuussynte- 25 toija, tunnettu siitä, että sanotut välineet sisäl- • tyvät syntetoijaa ohjaavaan prosessoriin.
11. Jonkin patenttivaatimuksista 5-10 mukainen taajuussyntetoija, tunnettu siitä, että se kuuluu moni- 30 kanavaisen radiopuhelimen radio-osaan.
12 95522
FI925405A 1992-11-27 1992-11-27 Jänniteohjattu oskillaattori, jolla on laaja taajuusalue FI95522C (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI925405A FI95522C (fi) 1992-11-27 1992-11-27 Jänniteohjattu oskillaattori, jolla on laaja taajuusalue
DE69324446T DE69324446T2 (de) 1992-11-27 1993-11-03 Abstimmbarer Resonanzkreis für spannungsgesteuerten Oszillator
EP93308796A EP0599505B1 (en) 1992-11-27 1993-11-03 Tunable resonance circuit for a voltage controlled oscillator

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI925405 1992-11-27
FI925405A FI95522C (fi) 1992-11-27 1992-11-27 Jänniteohjattu oskillaattori, jolla on laaja taajuusalue

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI925405A0 FI925405A0 (fi) 1992-11-27
FI925405A FI925405A (fi) 1994-05-28
FI95522B true FI95522B (fi) 1995-10-31
FI95522C FI95522C (fi) 1996-02-12

Family

ID=8536289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI925405A FI95522C (fi) 1992-11-27 1992-11-27 Jänniteohjattu oskillaattori, jolla on laaja taajuusalue

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0599505B1 (fi)
DE (1) DE69324446T2 (fi)
FI (1) FI95522C (fi)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI97925C (fi) * 1994-06-21 1997-03-10 Nokia Mobile Phones Ltd Virityslineaarisuudeltaan parannettu jänniteohjattu oskillaattori
FI98575C (fi) * 1995-07-20 1997-07-10 Nokia Mobile Phones Ltd Viritettävä jänniteohjattu oskillaattori
GB2330258B (en) * 1997-10-07 2001-06-20 Nec Technologies Phase locked loop circuit
FR2788638B1 (fr) * 1999-01-20 2001-05-04 Sagem Circuit d'oscillation avec dynamique etendue
US6833769B2 (en) 2003-03-21 2004-12-21 Nokia Corporation Voltage controlled capacitive elements having a biasing network
US7180334B2 (en) 2003-04-03 2007-02-20 Altera Corporation Apparatus and method for decreasing the lock time of a lock loop circuit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4621241A (en) * 1985-06-07 1986-11-04 Vari-L Company, Inc. Wide range electronic oscillator
US4713631A (en) * 1986-01-06 1987-12-15 Motorola Inc. Varactor tuning circuit having plural selectable bias voltages
US4743866A (en) * 1986-11-26 1988-05-10 Rca Corporation Wide range oscillator
FI87033C (fi) * 1990-10-05 1992-11-10 Nokia Mobile Phones Ltd Foerfarande foer att arrangera styrningar av kopplingstyp i en radiotelefon
US5105162A (en) * 1991-06-20 1992-04-14 United Technologies Automotive Electrically tuned RF receiver, apparatus and method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
DE69324446D1 (de) 1999-05-20
FI925405A0 (fi) 1992-11-27
EP0599505B1 (en) 1999-04-14
FI95522C (fi) 1996-02-12
EP0599505A1 (en) 1994-06-01
DE69324446T2 (de) 1999-09-30
FI925405A (fi) 1994-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6806781B2 (en) Tuning circuit having electronically trimmed VCO
FI113112B (fi) Menetelmä oskillaattorin säätämiseksi
US6229399B1 (en) Multiple frequency band synthesizer using a single voltage control oscillator
US7479834B2 (en) Analogue self-calibration method and apparatus for low noise, fast and wide-locking range phase locked loop
US7332972B2 (en) Phase-locked loop circuit
US20080238495A1 (en) Frequency synthesizer and wireless communication device utilizing the same
WO2000031874A1 (en) Phase lock loop enabling smooth loop bandwidth switching
KR20050063619A (ko) 전압 제어 디지털 아날로그 발진기 및 이를 이용한 주파수합성기
KR20000076749A (ko) Ｐｌｌ 회로
KR101307498B1 (ko) 시그마-델타 기반 위상 고정 루프
US6940359B2 (en) PLL frequency synthesizer using charge pump
FI95522B (fi) Jänniteohjattu oskillaattori, jolla on laaja taajuusalue
EP0357996B1 (en) Frequency modulator utilizing frequency synthesizer
US7394323B2 (en) PLL frequency synthesizer
US20020090917A1 (en) Frequency synthesizer and method of generating frequency-divided signal
US20080036544A1 (en) Method for adjusting oscillator in phase-locked loop and related frequency synthesizer
JP2001320235A (ja) 電圧制御発振器
Lee et al. A Ka-band FMCW PLL synthesizer with 8.5-GHz bandwidth for high-precision high-resolution sub-mmWave radar sensing
KR100248505B1 (ko) 급속 동기 위상 동기 루프 회로
JPH07202638A (ja) 電圧制御発振器
JP2892886B2 (ja) 周波数シンセサイザ
JPH06276090A (ja) Ｐｌｌ回路
US20020180541A1 (en) Voltage-controlled oscillator and electronic device using the same
JP2639289B2 (ja) 注入同期形逓倍発振器
CN114421955A (zh) 双环路锁相环及其电荷泵

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: NOKIA MOBILE PHONES LTD.

BB Publication of examined application