FI95522C - Jänniteohjattu oskillaattori, jolla on laaja taajuusalue - Google Patents
Jänniteohjattu oskillaattori, jolla on laaja taajuusalue Download PDFInfo
- Publication number
- FI95522C FI95522C FI925405A FI925405A FI95522C FI 95522 C FI95522 C FI 95522C FI 925405 A FI925405 A FI 925405A FI 925405 A FI925405 A FI 925405A FI 95522 C FI95522 C FI 95522C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- frequency
- voltage
- output
- transistor
- negative voltage
- Prior art date
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 12
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 235000008694 Humulus lupulus Nutrition 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
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 : 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- Γ f · 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, 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 ylimää-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 VCO:lie, 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 f.< i uutta taajuutta vastaava ohjaus jännite 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 VCO: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. . .Vcntrl MAX, on jännitealue ka- , . . pasitanssidiodin yli joko 0. . .Vcntrlf^, mikäli anodilla vai kuttaa O V tasajännite tai on Vb. . . (VcntrlfMÄX+Vb) , 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 kaistaisessa 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. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Kuten edellä tekniikan tason kuvauksessa jo on sanottu, voi 2 .·, VCO:n 4 rakenne komponenttitasolla vaihdella suuresti, vaik 3 ka tietyt perusasiat pysyvät samana. Rakenteesta johtuen 4 sillä on aina tiettyä ohjausjännitealuetta AVcntrl vastaten 5 tietty taajuusalue Δν.
6 7
Kuvassa 2 on esitetty keksinnön mukainen kytkentä VCO:n jän- 8 nitealueen laajentamiseksi. Kuvattu VCO:n perusrakenne on 9 vain yksi monista mahdollisista ja se on esitetty keksinnön 10 ymmärtämiseksi. Tässä kuvattu VCO käsittää transistorin T, 11 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.. . Esi- 10 merkkitapauksessa VcntrlMAX = 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. . . (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+VcntrlfMAX (jana II) , kun ohjausjännite vaihtelee alueessa 0 V. . . .Vcntrl MAX . Tällöin VC0:n lähtö-taajuus fVco v°i vaihdella alueessa ALUE 2.
7 95522
Taajuusalueet ALUE 1 ja ALUE 2 ovat osittain limittäin, mikäli negatiivisen jännitteen itseisarvo on pienempi kuin ohjausjännitteen maksimiarvo. Radiopuhelinkäytössä mitoitetaan taajuusalueet siten, että ALUE l 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 1 ja vastaavasti hypättäessä ma talammasta taajuudesta suureen taajuuteen vaihdetaan kytkin asennosta 1 asentoon 2. 1 2 3 4 5 6
Esitetty kytkentä tekee mahdolliseksi pienen VCO-kertoimen 2 saavuttamisen, vaikka taajuusalue on erittäin laaja. Tämä 3 . merkitsee pienempää kohinaa lähtösignaalissa. Muuttamalla 4 kapasitanssidiodin biasointia voidaan resonanssipiiri pitää 5 yksinkertaisena kytkimen käytöstä huolimatta. Lisäetu on 6 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.
< · li
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 (V,^^) , 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 os- . killaattori, tunnettu siitä, että ohjattavalla kyt kimellä (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 jännite-arvon.
5. Taajuussyntetoija, jossa on vaihelukittu silmukka, 5 joka sisältää ainakin - vaihevertailijan (22), jonka ensimmäisenä tulona on refe-renssitaajuussignaali (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 (fVco^ » 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 ohjaustasajännitteen (Vcntrl) 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
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 FI95522B (fi) | 1995-10-31 |
FI95522C true 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)
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)
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 |
-
1992
- 1992-11-27 FI FI925405A patent/FI95522C/fi active IP Right Grant
-
1993
- 1993-11-03 DE DE69324446T patent/DE69324446T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-03 EP EP93308796A patent/EP0599505B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0599505A1 (en) | 1994-06-01 |
DE69324446D1 (de) | 1999-05-20 |
DE69324446T2 (de) | 1999-09-30 |
FI925405A (fi) | 1994-05-28 |
EP0599505B1 (en) | 1999-04-14 |
FI95522B (fi) | 1995-10-31 |
FI925405A0 (fi) | 1992-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7902929B2 (en) | Analogue self-calibration method and apparatus for low noise, fast and wide-locking range phase locked loop | |
KR100549221B1 (ko) | 전압 제어 디지털 아날로그 발진기 및 이를 이용한 주파수합성기 | |
US7332972B2 (en) | Phase-locked loop circuit | |
US6806781B2 (en) | Tuning circuit having electronically trimmed VCO | |
EP1057265A1 (en) | Phase lock loop enabling smooth loop bandwidth switching | |
KR20000076749A (ko) | Pll 회로 | |
FI97925C (fi) | Virityslineaarisuudeltaan parannettu jänniteohjattu oskillaattori | |
US6940359B2 (en) | PLL frequency synthesizer using charge pump | |
FI95522C (fi) | Jänniteohjattu oskillaattori, jolla on laaja taajuusalue | |
US6538519B2 (en) | Phase-locked loop circuit | |
EP0357996B1 (en) | Frequency modulator utilizing frequency synthesizer | |
US7292118B2 (en) | Modulator | |
US20010002804A1 (en) | Control circuit for programmable 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 | |
JP2001016103A (ja) | Pllシンセサイザ | |
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 | |
DE60102238D1 (de) | Phasenverriegelungsschaltung | |
Ahola et al. | A phase detector with no dead zone and a very wide output voltage range chargepump | |
JP2892886B2 (ja) | 周波数シンセサイザ | |
JPH0440104A (ja) | 超高周波ダイオード発振器の位相同期回路 | |
KR20020069685A (ko) | 디지털 튜너용 전압제어발진기 | |
JPS61253904A (ja) | 発振回路 | |
KR19980029663U (ko) | 록-업(lock-up)타임 조정이 가능한 위상동기루프 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Owner name: NOKIA MOBILE PHONES LTD. |
|
BB | Publication of examined application |