JP2000022442A - 電圧制御発振回路 - Google Patents

電圧制御発振回路

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JP2000022442A
JP2000022442A JP10182524A JP18252498A JP2000022442A JP 2000022442 A JP2000022442 A JP 2000022442A JP 10182524 A JP10182524 A JP 10182524A JP 18252498 A JP18252498 A JP 18252498A JP 2000022442 A JP2000022442 A JP 2000022442A
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voltage controlled
resonance
capacitor
control voltage
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JP10182524A
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Kiyobumi Takai
清文 高井
Koji Nagarego
幸治 流郷
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION 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
    • H03B1/00Details
    • H03B1/04Reducing undesired oscillations, e.g. harmonics
    • HELECTRICITY
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    • H03B2201/00Aspects of oscillators relating to varying the frequency of the oscillations
    • H03B2201/02Varying the frequency of the oscillations by electronic means
    • H03B2201/0208Varying the frequency of the oscillations by electronic means the means being an element with a variable capacitance, e.g. capacitance diode
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    • H03B2202/08Reduction of undesired oscillations originated from the oscillator in circuit elements external to the oscillator by means associated with the oscillator

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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御電圧端子に接続されるループフィルタ
の、出力側のコンデンサの影響を受け難い電圧制御発振
回路を提供する。 【解決手段】 増幅回路2と、共振回路3と、バラクタ
ダイオードD1と、バラクタダイオードD1のカソード
に一端を接続したチョーク素子L1と、チョーク素子L
1の他端とグランドとの間に接続されたコンデンサC3
と、チョーク素子L1の他端と制御電圧端子5との間に
接続された抵抗R2で電圧制御発振回路10を構成す
る。 【効果】 制御電圧端子に接続されるループフィルタの
出力側に内蔵されるコンデンサによる電圧制御発振回路
の共振系の副共振を無くし、電圧制御発振回路の異常発
振を防止し、制御電圧と発振周波数の関係をほぼ直線的
にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電圧制御発振回路、
特に携帯電話などの移動体通信機器に用いられる電圧制
御発振回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の携帯電話などの移動体通信機器の
小型化にともなって、そこに用いられる電圧制御発振回
路やPLL回路などのRF回路の小型化の要求が強まっ
てきている。
【0003】図6に、従来の電圧制御発振回路の回路図
を示す。図6において、電圧制御発振回路1は、増幅回
路2、共振回路3、コンデンサC1、C2、C3、バラ
クタダイオードD1、チョーク素子L1で構成されてい
る。ここで、増幅回路2は共振回路3に接続され、共振
回路3にはコンデンサC1を介して並列にバラクタダイ
オードD1が接続されている。バラクタダイオードD1
のカソードにはチョーク素子L1の一端が接続され、チ
ョーク素子L1の他端はコンデンサC3を介してグラン
ドに接続されている。また、チョーク素子L1に並列に
コンデンサC2が接続されている。そして、増幅回路2
の出力は出力端子4に接続され、チョーク素子L1の他
端は制御電圧端子5に接続されている。
【0004】ここで、制御電圧端子5は、バラクタダイ
オードD1に直流電圧を印加して、バラクタダイオード
D1の内部容量を変化させることによって、共振回路3
やバラクタダイオードD1などからなる共振系の共振周波
数を変化させ、それによって電圧制御発振回路1の発振
周波数を変化させるための端子である。また、チョーク
素子L1は制御電圧端子5に接続される負荷が共振回路
に影響しないように設けられたインダクタで、例えば幅
が狭く、一定の長さを持つマイクロストリップ線路など
で構成されている。また、コンデンサC3は同じくバイ
パスコンデンサである。そして、コンデンサC2はチョ
ーク素子L1が必ずしも理想的なチョークとして働かな
いのを補うために、チョーク素子L1とともに発振周波
数付近において共振させて、発振周波数においてバラク
タダイオードD1のカソードと制御電圧端子5との間の
インピーダンスをできるだけ高くするために設けられて
いる。
【0005】通常、電圧制御発振回路の制御電圧端子に
は、PLL回路を構成するときにループフィルタが接続
される。ここで、図6において、6はループフィルタを
表している。ループフィルタ6の出力側には抵抗R1と
コンデンサC4が内蔵されており、ループフィルタ6を
電圧制御発振回路1の制御電圧端子5に接続すると、ル
ープフィルタ6に内蔵された抵抗R1が電圧制御発振回
路1の制御電圧端子5に対して直列に接続され、また、
コンデンサC4が電圧制御発振回路1のコンデンサC3
に並列に接続される形となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、RF回路の
小型化の要求があまり強くないときには、電圧制御発振
回路1とループフィルタ6を間隔をあけて配置すること
ができた。この場合、ループフィルタ6の出力から電圧
制御発振回路1の制御電圧端子5まで、例えば実装基板
上に配線が形成され、電圧制御発振回路1の発振周波数
程度の高周波においては、この配線がインダクタンスと
して働き、ループフィルタ6の出力側のコンデンサC4
が電圧制御発振回路1の特性に影響を与えるということ
はなかった。
【0007】しかしながら、RF回路の小型化の要求が
強くなって、電圧制御発振回路5とループフィルタ6の
間隔が小さくなると、両者の間の配線のインダクタンス
成分がほとんど無くなり、ループフィルタ6の出力側の
コンデンサC4が、電圧制御発振回路1のコンデンサC
3に並列に接続されるようになる。
【0008】このように、コンデンサC3に並列にコン
デンサC4が接続されることにより、電圧制御発振回路
1の共振回路の中に副共振が発生する。特に、ロックア
ップタイムを向上させるために、ループフィルタ6の出
力側のコンデンサC4の容量が小さくなっていると、こ
の副共振の周波数が電圧制御発振回路1の発振周波数に
近くなる。逆に言えば、電圧制御発振回路1とループフ
ィルタ6の間隔が大きいときには、両者の間の配線のイ
ンダクタンス成分が大きいために、副共振の周波数が発
振周波数から遠くはなれていたということになる。
【0009】図7に、電圧制御発振回路1の増幅回路2
と共振回路3の接続点から、バラクタダイオードD1や
コンデンサC4などをすべて含めて、共振回路3側を見
たインピーダンス(mag(Z11)、Z11の絶対値
の対数表示)を示す。図7に示すように、本来の発振周
波数f1にインピーダンスの極点(共振点)がある以外
に、それより少し低い周波数f2にもインピーダンスの
極点(副共振点)が存在する。そして、この副共振点の
存在によって、電圧制御発振器の発振周波数を変化させ
たときに、条件によっては異常発振してしまうという問
題がある。
【0010】図8に、電圧制御発振回路1の制御電圧端
子5に、並列にコンデンサC4が接続された場合の、制
御電圧(制御電圧端子5に印加する直流電圧)と発振周
波数の関係を示す。図7より分かるように、制御電圧が
2.6Vを超えたところで異常発振がおきて正常な発振
が停止し、制御電圧が2.8Vのときには、制御電圧が
2.6V以下のときとは大きく離れた周波数で発振を再
開している。また、制御電圧の変化に対する発振周波数
の変化も小さくなっている。
【0011】本発明は上記の問題点を解決することを目
的とするもので、制御電圧端子に接続されるループフィ
ルタの、出力側のコンデンサの影響を受け難い電圧制御
発振回路を提供する。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電圧制御発振回路は、増幅回路と、該増幅
回路に接続された共振回路と、該共振回路に接続された
バラクタダイオードと、該バラクタダイオードのカソー
ドに一端が接続されたチョーク素子と、該チョーク素子
の他端とグランドとの間に接続されたコンデンサと、前
記チョーク素子の他端に接続されたインダクタンス素子
もしくは抵抗素子とを有することを特徴とする。
【0013】このように構成することにより、本発明の
電圧制御発振回路は、制御電圧端子に接続されるループ
フィルタの、出力側のコンデンサの影響を受け難くする
ことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1に、本発明の電圧制御発振回
路の一実施例を示す。図1において、図6と同一もしく
は同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略す
る。
【0015】図1に示した電圧制御発振回路10におい
て、チョーク素子L1の他端と制御電圧端子5との間に
は、抵抗素子である抵抗R2が接続されている。この場
合、抵抗R2はチップ抵抗である。
【0016】このように構成することにより、ループフ
ィルタ6のコンデンサC4が、電圧制御発振回路10の
コンデンサC3に対して、少なくとも抵抗R2を介して
接続されることになる。そのため、高周波的に見れば、
コンデンサC4が内部損失の非常に大きいコンデンサに
なったのと同じになり、副共振の周波数f2におけるQ
が大幅に劣化し、副共振の周波数f2においてほとんど
共振しなくなる。すなわち副共振が存在しなくなる。
【0017】図2に、チョーク素子L1の他端と制御電
圧端子5の間に抵抗R2を接続した場合の、電圧制御発
振回路1の増幅回路2と共振回路3の接続点から、共振
回路3側を見たインピーダンス(mag(Z11))を
示す。図2において、破線は従来の電圧制御発振回路1
の特性を、実線は本発明の電圧制御発振回路10の特性
を示している。図2に示すように、本発明の電圧制御発
振回路10においては、周波数f2における副共振が無
くなっている。
【0018】図3に、本発明の電圧制御発振回路10の
制御電圧端子5に、ループフィルタ6のコンデンサC4
が接続された場合の、制御電圧と発振周波数の関係を示
す。図2より分かるように、副共振が無くなることによ
り、制御電圧の値による異常発振がなくなり、制御電圧
と発振周波数の関係がほぼ直線的になっている。また、
副共振の影響が無くなって、制御電圧の変化に対する発
振周波数の変化も大きくなって改善されている。
【0019】このように、チョーク素子L1の他端と制
御電圧端子5の間に、抵抗素子である抵抗R2を接続す
ることにより、副共振を無くすことができ、それによっ
て電圧制御発振回路10の異常発振を防止し、制御電圧
と発振周波数との関係をほぼ直線的にすることができ
る。
【0020】なお、抵抗素子としてはチップ抵抗に限る
ものではなく、直流的に抵抗として働くものであれば、
厚膜印刷抵抗や薄膜抵抗など別のものでも構わないもの
である。
【0021】図4に、本発明の電圧制御発振回路の別の
実施例を示す。図4において、図1と同一もしくは同等
の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。
【0022】図4に示した電圧制御発振回路20におい
て、図1との違いは、チョーク素子L1の他端と制御電
圧端子5との間に、抵抗R2に代えてインダクタンス素
子であるインダクタL2が接続されている点である。イ
ンダクタL2は、幅が狭く一定の長さを持つマイクロス
トリップ線路で構成されている。
【0023】このように構成することにより、ループフ
ィルタ6のコンデンサC4が、電圧制御発振回路20の
コンデンサC3に対して、少なくともインダクタL2を
介して接続されることになる。そのため、高周波的にみ
れば、コンデンサC4のリアクタンス値が変化したのと
同じになり、副共振の周波数f3が、従来の電圧制御発
振回路1の副共振の周波数f2よりも低くなる。そし
て、インダクタL2のインダクタンス値が大きいほど、
副共振の周波数f3は低くなる。これは、ループフィル
タと電圧制御発振回路との間隔が大きくて、ループフィ
ルタの出力と電圧制御発振回路の制御電圧端子との間の
配線のインダクタンス成分が大きい場合と同じであり、
副共振があっても電圧制御発振回路にほとんど悪影響を
与えない。
【0024】図5に、チョーク素子L1の他端と制御電
圧端子5の間にインダクタL2を接続した場合の、電圧
制御発振回路1の増幅回路2と共振回路3の接続点か
ら、共振回路3側を見たインピーダンス(mag(Z1
1))を示す。図5において、破線は従来の電圧制御発
振回路1の特性を、実線は本発明の電圧制御発振回路2
0の特性を示している。図5に示すように、本発明の電
圧制御発振回路20においては、副共振点が周波数f2
から周波数f3に移動して、発振周波数f1から離れて
いる。
【0025】このように、チョーク素子L1の他端と制
御電圧端子5との間に、インダクタンス素子であるイン
ダクタL2を接続することにより、副共振の周波数を発
振周波数から離すことができ、それによって電圧制御発
振回路の異常発振を防止し、制御電圧と発振周波数の関
係をほぼ直線的にすることができる。
【0026】なお、インダクタンス素子としてはマイク
ロストリップ線路に限るものではなく、トリプレート構
造のストリップ線路や、あるいは対応する接地電極の無
い単なるストリップ状の電極であっても構わないもので
ある。また、インダクタとして働くものであれば、線路
や電極に代えてコイルやチップインダクタなど別のもの
としても構わないものである。
【0027】
【発明の効果】本発明の電圧制御発振回路によれば、そ
の一端をバラクタダイオードのカソードに接続したチョ
ーク素子の他端と、制御電圧端子との間に、インダクタ
ンス素子もしくは抵抗素子を接続することによって、制
御電圧端子に接続されるループフィルタの出力側に内蔵
されるコンデンサによる電圧制御発振回路の共振系の副
共振を無くしたり、あるいは副共振の周波数を発振周波
数から遠ざけたりすることができ、それによって電圧制
御発振回路の異常発振を防止し、制御電圧と発振周波数
の関係をほぼ直線的にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電圧制御発振回路の一実施例を示す回
路図である。
【図2】図1の電圧制御発振回路の、増幅回路と共振回
路の接続点から共振回路側を見たインピーダンスを示す
図である。
【図3】図1の電圧制御発振回路の、制御電圧と発振周
波数の関係を示す図である。
【図4】本発明の電圧制御発振回路の別の実施例を示す
回路図である。
【図5】図4の電圧制御発振回路の、増幅回路と共振回
路の接続点から共振回路側を見たインピーダンスを示す
図である。
【図6】従来の電圧制御発振回路を示す回路図である。
【図7】図6の電圧制御発振回路の、増幅回路と共振回
路の接続点から共振回路側を見たインピーダンスを示す
図である。
【図8】図6の電圧制御発振回路の、制御電圧と発振周
波数の関係を示す図である。
【符号の説明】
2…増幅回路 3…共振回路 4…出力端子 5…制御電圧端子 6…ループフィルタ 10、20…電圧制御発振回路 C1、C2、C3、C4…コンデンサ L1…チョーク素子 L2…インダクタ D1…バラクタダイオード R1、R2…抵抗

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 増幅回路と、該増幅回路に接続された共
    振回路と、該共振回路に接続されたバラクタダイオード
    と、該バラクタダイオードのカソードに一端が接続され
    たチョーク素子と、該チョーク素子の他端とグランドと
    の間に接続されたコンデンサと、前記チョーク素子の他
    端に接続されたインダクタンス素子もしくは抵抗素子と
    を有することを特徴とする電圧制御発振回路。
JP10182524A 1998-06-29 1998-06-29 電圧制御発振回路 Pending JP2000022442A (ja)

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