JP2001298324A

JP2001298324A - 発振回路

Info

Publication number: JP2001298324A
Application number: JP2001022127A
Authority: JP
Inventors: Takuo Hino; 拓生日野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】広い周波数範囲で安定して発振させることが
できる発振回路を提供する。【解決手段】トランジスタＴ_IN1，Ｔ_IN2のコレクタ
に共振周波数が可変のＬＣ共振回路ＲＣ₁を接続し、Ｌ
Ｃ共振回路ＲＣ₁の共振信号がトランジスタＴ_IN ₁，Ｔ
_IN2のベースに帰還することで発振動作を行う。この
際、Ｑ調整用電圧電流変換回路ＧＭ_QによってＬＣ共振
回路ＲＣ₁の両端に生じる電圧を電流に変換し、それを
ＬＣ共振回路ＲＣ₁に帰還することによりＬＣ共振回路
ＲＣ₁のＱファクタを変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＳチューナ、デ
ィジタルＴＶチューナ、携帯電話を初めとする各種通信
機器の高周波部において用いられる発振回路に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１２に従来の差動構成の発振回路の一
例の回路図を示す。この発振回路は、電源電圧Ｖ_CCが印
加される電源端子に電流源Ｉ_1Nの一端が接続され、電流
源Ｉ_1Nの他端にインダクタンス素子Ｌ₁，Ｌ₂の各一端
が接続されている。インダクタンス素子Ｌ₁，Ｌ₂の各
他端には、可変キャパシタンス素子としてのバラクタダ
イオードＣ₁₁，Ｃ₂₁のアノード側端子がそれぞれ接続さ
れ、バラクタダイオードＣ₁₁，Ｃ₂₁のカソード側端子は
共通接続されて周波数調整用の電圧Ｖ_TXが印加されてい
る。インダクタンス素子Ｌ₁，Ｌ₂およびバラクタダイ
オードＣ₁₁，Ｃ₂₁はＬＣ共振回路ＲＣ₃を構成してい
る。

【０００３】インダクタンス素子Ｌ₁とバラクタダイオ
ードＣ₁₁の接続点は、３端子能動素子であるバイポーラ
トランジスタ（以下、トランジスタと略す）Ｔ_IN1のコ
レクタに接続され、トランジスタＴ_IN1のエミッタはエ
ミッタ抵抗Ｒ_E1を介して接地されている。また、インダ
クタンス素子Ｌ₂とバラクタダイオードＣ₂₁の接続点
は、３端子能動素子であるトランジスタＴ_IN2のコレク
タに接続され、トランジスタＴ_IN2のエミッタはエミッ
タ抵抗Ｒ_E2を介して接地されている。また、トランジス
タＴ_IN1のベースはトランジスタＴ_IN2のコレクタに接
続され、トランジスタＴ_IN2のベースはトランジスタＴ
_IN1のコレクタに接続されている。

【０００４】そして、インダクタンス素子Ｌ₁とバラク
タダイオードＣ₁₁とトランジスタＴ _IN1の接続点は、エ
ミッタフォロワ回路を構成するトランジスタＱ_P1のベー
スに接続されている。トランジスタＱ_P1のコレクタは電
源端子に接続され、エミッタは電流源Ｉ_P1を介して接地
されるとともに、エミッタフォロワ回路を構成するトラ
ンジスタＱ_P2のベースに接続されている。トランジスタ
Ｑ_P2のコレクタは電源端子に接続され、エミッタは電流
源Ｉ_P2を介して接地され、トランジスタＱ_P2のエミッタ
から一方の発振出力Ｖ_OUT（＋）が得られる。

【０００５】また、インダクタンス素子Ｌ₂とバラクタ
ダイオードＣ₂₁とトランジスタＴ_IN ₂の接続点は、エミ
ッタフォロワ回路を構成するトランジスタＱ_N1のベース
に接続されている。トランジスタＱ_N1のコレクタは電源
端子に接続され、エミッタは電流源Ｉ_N1を介して接地さ
れるとともに、エミッタフォロワ回路を構成するトラン
ジスタＱ_N2のベースに接続されている。トランジスタＱ
_N2のコレクタは電源端子に接続され、エミッタは電流源
Ｉ_N2を介して接地され、トランジスタＱ_N2のエミッタか
ら他方の発振出力Ｖ_OUT（−）が得られる。

【０００６】以上のような構成の発振回路は、インダク
タンス素子Ｌ₁，Ｌ₂およびバラクタダイオードＣ₁₁，
Ｃ₂₁がＬＣ並列共振回路（以下、ＬＣ共振回路と略す）
を構成しており、トランジスタＴ_IN1，Ｔ_IN2の各コレ
クタに負荷として接続されるＬＣ共振回路の共振信号を
トランジスタＴ_IN1，Ｔ_IN2の各ベースに正帰還するこ
とにより発振動作を行っている。

【０００７】この発振回路においては、バラクタダイオ
ードＣ₁₁，Ｃ₂₁のカソード側端子に印加する電圧Ｖ_TXを
変化させてバラクタダイオードＣ₁₁，Ｃ₂₁の容量を変化
させることによって、ＬＣ共振周波数を変化させ、それ
によって発振周波数を変化させるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例の発振
回路では、ＬＣ共振回路のインダクタンス素子Ｌ₁，Ｌ
₂には、純粋なインダクタンス成分だけでなく直列抵抗
成分も含まれている。このような発振回路において、発
振周波数を変えるために、ＬＣ共振回路の共振周波数を
変化させると、発振のＱファクタも連動して変化するこ
とになり、その結果、発振出力レベルが変化し、安定し
た発振状態を維持させることができないという問題があ
った。

【０００９】また、発振周波数を変えるためにＬＣ共振
回路には、可変容量素子としてバラクタダイオード
Ｃ₁₁，Ｃ₂₁が使用されているので、発振周波数の可変範
囲はバラクタダイオードＣ₁₁，Ｃ₂₁の容量の可変範囲で
決まり、バラクタダイオードＣ₁₁，Ｃ₂₁の特性上、その
容量の変化範囲がそれほど広くはなく、広い周波数範囲
で発振させることが困難であった。

【００１０】したがって、本発明の目的は、発振周波数
を変化させたときに安定した発振状態を維持することが
できる発振回路を提供することである。

【００１１】また、本発明の他の目的は、広い周波数範
囲で安定して発振させることができる発振回路を提供す
ることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
発振回路は、３端子能動素子とＬＣ共振回路とを備え、
３端子能動素子の２端子間にＬＣ共振回路を接続すると
ともに３端子能動素子の出力部の信号を３端子能動素子
の入力部に帰還させた発振回路であって、ＬＣ共振回路
の両端電圧を電流に変換して出力する電圧電流変換回路
と、電圧電流変換回路の出力電流をＬＣ共振回路に与え
る電流経路とを備えたことを特徴とするものである。上
記の電圧電流変換回路と電流経路とは、ＬＣ共振回路の
Ｑファクタを変化させるＱ調整用電圧電流変換回路とし
て機能する。

【００１３】本発明の請求項２記載の発振回路は、エミ
ッタもしくはソースが相互に接続された複数個のトラン
ジスタのベースもしくはゲートに信号を与えてコレクタ
もしくはドレインから信号を取り出すトランジスタ対
と、一端が交流接地された複数個のＬＣ共振回路とを備
え、トランジスタ対を構成する各トランジスタの同種類
のいずれかの端子にＬＣ共振回路の他端をそれぞれ接続
するとともに、トランジスタ対の各トランジスタのコレ
クタもしくはドレインの信号をトランジスタ対の相手の
トランジスタのベースもしくはゲートに帰還させた発振
回路であって、ＬＣ共振回路の両端電圧を電流に変換し
て出力する電圧電流変換回路と、電圧電流変換回路の出
力電流をＬＣ共振回路に与える電流経路とを備えたこと
を特徴とする。上記の電圧電流変換回路と電流経路と
は、ＬＣ共振回路のＱファクタを変化させるＱ調整用電
圧電流変換回路として機能する。

【００１４】この構成によれば、ＬＣ共振回路の共振周
波数を変化させることによって発振周波数を変化させる
と、ＬＣ共振回路に抵抗成分が含まれることによってＬ
Ｃ共振回路のＱファクタも連動して変化するので、Ｃ／
Ｎ特性を劣化させることになるが、このＬＣ共振回路の
Ｑファクタの変化はＱ調整用電圧電流変換回路によって
補正することが可能となる。その結果、発振周波数を変
化させたときに発振出力のレベルおよびＣ／Ｎ特性を安
定させることができる。

【００１５】上記のＬＣ共振回路としては、以下の例え
ば二つの構成が用いられる。第１は、請求項３記載の発
明のＬＣ共振回路の構成である。すなわち、このＬＣ共
振回路は、インダクタンス素子およびキャパシタンス素
子からなるＬＣ共振主回路と、キャパシタンス素子と直
列に設けられた電流検出用抵抗と、電流検出用抵抗の両
端に生じる電圧を電流に変換して出力する周波数調整用
電圧電流変換回路とを備え、周波数調整用電圧電流変換
回路の出力電流をＬＣ共振主回路に帰還することにより
共振周波数を変化させることを特徴とする構成である。

【００１６】第２は、請求項４記載の発明のＬＣ共振回
路の構成である。すなわち、このＬＣ共振回路は、イン
ダクタンス素子およびキャパシタンス素子からなり、キ
ャパシタンス素子がバラクタダイオードで構成され、こ
のバラクタダイオードに外部から与えられる電圧に応じ
て発振回路の発振周波数を異ならせることを特徴とする
構成である。

【００１７】第１の構成では、周波数調整用電圧電流変
換回路によってＬＣ共振回路の共振周波数を変化させる
ので、共振周波数の可変範囲が例えばキャパシタンス素
子の容量値の可変範囲に制限されるというようなことは
なく、広い周波数範囲でＬＣ共振回路の共振周波数を変
化させることが可能である。したがって、広い周波数範
囲にわたって発振させることが可能である。さらに、Ｑ
調整用電圧電流変換回路によるＱ調整と相まって広い周
波数範囲にわたって安定した出力で発振を行うことが可
能となる。

【００１８】第２の構成では、バラクタダイオードに印
加する電圧を調整するだけの簡単な構成で、発振周波数
を変化させることができる。しかも、Ｑ調整用電圧電流
変換回路によるＱ調整と相まって周波数変化にかかわら
ず安定した出力で発振を行うことが可能となる。

【００１９】本発明の請求項５記載の発振回路は、発振
回路主要部と、第２および第３のトランジスタ対と、第
２および第３の電流源と、第１および第２の抵抗と、接
続手段とを備えている。

【００２０】発振回路主要部は、第１のトランジスタ対
と、ＬＣ共振回路と、第１の電流源とからなる。

【００２１】第１のトランジスタ対は、各トランジスタ
のエミッタどうしが共通接続され、各トランジスタのベ
ースが互いに相手のトランジスタのコレクタに接続され
ている。ＬＣ共振回路は、第１のトランジスタ対の各ト
ランジスタのコレクタ間に接続されている。第１の電流
源は、第１のトランジスタ対の各トランジスタのエミッ
タに接続されている。そして、この発振回路主要部は、
第１のトランジスタ対の各トランジスタのコレクタから
発振信号を出力する。

【００２２】第２のトランジスタ対は、各トランジスタ
のエミッタが共通接続され、第３のトランジスタ対は、
各トランジスタのエミッタが共通接続されている。

【００２３】第２の電流源は、第２のトランジスタ対の
各トランジスタのエミッタに接続され、第３の電流源
は、第３のトランジスタ対の各トランジスタのエミッタ
に接続されている。

【００２４】第１の抵抗は、第２のトランジスタ対の一
方のトランジスタのコレクタおよびベースと第３のトラ
ンジスタ対の一方のトランジスタのベースとに一端が共
通接続されている。

【００２５】第２の抵抗は、第２のトランジスタ対の他
方のトランジスタのコレクタおよびベースと第３のトラ
ンジスタ対の他方のトランジスタのベースとに一端が共
通接続されている。

【００２６】接続手段は、第１および第２の抵抗の他端
と第１のトランジスタ対の各トランジスタのコレクタと
を個々に接続する。

【００２７】この構成を備えることによって、第２およ
び第３の電流源の電流比に応じて発振回路主要部の発振
信号のＱファクタを異ならせることができる。

【００２８】本発明の請求項６記載の発振回路は、請求
項５記載の発振回路において、ＬＣ共振回路がインダク
タンス素子とバラクタダイオードとで構成されたもので
ある。

【００２９】このバラクタダイオードに外部から電圧を
与えることでバラクタダイオードの容量値が異なり、こ
の容量値を構成要素とした発振回路の発振周波数を異な
らせることができることを特徴とするものである。

【００３０】本発明の請求項７記載の発振回路は、発振
回路主要部と、抵抗と、第２のトランジスタ対と、第２
の電流源とを備えている。

【００３１】発振回路主要部は、第１のトランジスタ対
と、ＬＣ共振回路と、第１の電流源とからなる。

【００３２】第１のトランジスタ対は、各トランジスタ
のエミッタどうしが共通接続され、各トランジスタのベ
ースが互いに相手のトランジスタのコレクタに接続され
ている。ＬＣ共振回路は、第１のトランジスタ対の各ト
ランジスタのコレクタ間に接続されている。第１の電流
源は、第１のトランジスタ対の各トランジスタのエミッ
タに接続されている。そして、この発振回路主要部は、
第１のトランジスタ対の各トランジスタのコレクタから
発振信号を出力する。

【００３３】抵抗は、ＬＣ共振回路を構成する素子に流
れる電流を検出する。

【００３４】第２のトランジスタ対は、各トランジスタ
のエミッタが共通接続され、各トランジスタのベースが
抵抗の両端に個々に接続され、各トランジスタのコレク
タが第１のトランジスタ対の各トランジスタのコレクタ
に個々に接続されている。

【００３５】第２の電流源は、第２のトランジスタ対の
各トランジスタのエミッタに接続されている。

【００３６】そして、この構成を備えることによって、
第１および第２の電流源の電流比に応じて発振回路主要
部の発振周波数を異ならせることができることを特徴と
するものである。

【００３７】ここで、発振周波数を異ならせることがで
きる点について説明する。ＬＣ共振回路を構成するキャ
パシタンス素子に抵抗を直列接続することによって、キ
ャパシタンス素子に流れる電流値を検出することができ
る。検出した電流を第２のトランジスタ対で増幅して第
１のトランジスタのコレクタに電流帰還させることでＬ
Ｃ共振回路を構成するキャパシタンス素子の値を等価的
に異ならせ、発振周波数を異ならせることができる。

【００３８】本発明の請求項８記載の発振回路は、キャ
パシタンス素子およびインダクタンス素子を有したＬＣ
共振回路と３端子能動素子とを備え、３端子能動素子の
２端子間にＬＣ共振回路を接続するとともに３端子能動
素子の出力部の信号を３端子能動素子の入力部に帰還さ
せた発振回路であって、ＬＣ共振回路の両端電圧を電流
に変換して出力する電圧電流変換回路と、電圧電流変換
回路の出力電流をＬＣ共振回路に与える第１の電流経路
と、キャパシタンス素子またはインダクタンス素子に流
れる電流を検出して増幅した電流を出力する増幅回路
と、増幅回路の出力電流をＬＣ共振回路に与える第２の
電流経路とを備えたことを特徴とするものである。

【００３９】この構成によって、ＬＣ共振回路の両端電
圧を電流に変換して第１の電流経路を介してＬＣ共振回
路に与えることでＱファクタを異ならせることができ
る。

【００４０】また、キャパシタンス素子またはインダク
タンス素子に流れる電流を検出して増幅した電流を第２
の電流経路を介してＬＣ共振回路に与えることで発振周
波数を異ならせることができる。

【００４１】本発明の請求項９記載の発明の発振回路
は、請求項８記載の発振回路において、電圧電流変換回
路および増幅回路が個々に外部から与えられる信号に応
じて電圧電流変換比および増幅度をそれぞれ異ならせた
ことを特徴とするものである。上記の電圧電流変換回路
の電圧電流変換比が異なることによってＱファクタを異
ならせることができ、また増幅回路の増幅度を異ならせ
ることによって発振周波数を異ならせることができる。
なお、上記の電圧電流変換回路の電圧電流変換比と増幅
回路の増幅度とを連動して異ならせるようにしてもよ
い。このようにすることによって、発振周波数が異なっ
ても発振出力をほぼ一定にすることが可能となる。

【００４２】本発明の請求項１０記載の発振回路は、発
振回路主要部と、第２および第３のトランジスタ対と、
第２および第３の電流源と、第１および第２の抵抗と、
接続手段と、第３の抵抗と、第４のトランジスタ対と、
第４の電流源とを備えている。

【００４３】発振回路主要部は、第１のトランジスタ対
と、ＬＣ共振回路と、第１の電流源とからなる。

【００４４】第１のトランジスタ対は、各トランジスタ
のエミッタどうしが共通接続され、各トランジスタのベ
ースが互いに相手のトランジスタのコレクタに接続され
ている。ＬＣ共振回路は、第１のトランジスタ対の各ト
ランジスタのコレクタ間に接続されている。第１の電流
源は、第１のトランジスタ対の各トランジスタのエミッ
タに接続されている。そして、この発振回路主要部は、
第１のトランジスタ対の各トランジスタのコレクタから
発振信号を出力する。

【００４５】第２のトランジスタ対は、各トランジスタ
のエミッタが共通接続され、第３のトランジスタ対は、
各トランジスタのエミッタが共通接続されている。

【００４６】第２の電流源は、第２のトランジスタ対の
各トランジスタのエミッタに接続され、第３の電流源
は、第３のトランジスタ対の各トランジスタのエミッタ
に接続されている。

【００４７】第１の抵抗は、第２のトランジスタ対の一
方のトランジスタのコレクタおよびベースと第３のトラ
ンジスタ対の一方のトランジスタのベースとに一端が共
通接続されている。

【００４８】第２の抵抗は、第２のトランジスタ対の他
方のトランジスタのコレクタおよびベースと第３のトラ
ンジスタ対の他方のトランジスタのベースとに一端が共
通接続されている。

【００４９】接続手段は、第１および第２の抵抗の他端
と第１のトランジスタ対の各トランジスタのコレクタと
を個々に接続する。

【００５０】第３の抵抗は、ＬＣ共振回路を構成する素
子に流れる電流を検出する。

【００５１】第４のトランジスタ対は、各トランジスタ
のエミッタが共通接続され、各トランジスタのベースが
第３の抵抗の両端に個々に接続され、各トランジスタの
コレクタが第１のトランジスタ対の各トランジスタのコ
レクタに個々に接続されている。

【００５２】第４の電流源は、第４のトランジスタ対の
各トランジスタのエミッタに接続されている。

【００５３】この構成を備えることによって、第１およ
び第４の電流源の電流比に応じて発振回路主要部の発振
周波数を異ならせることができる。また、第２および第
３の電流源の電流比に応じてＱファクタを異ならせるこ
とができる。

【００５４】本発明の請求項１１記載の発振回路は、請
求項１０記載の発振回路において、第４の電流源の電流
値が、外部から与えられる信号に応じて異なり、第２お
よび第３の電流源の少なくとも一方の電流源の電流値
が、外部から与えられる信号に応じて異なることを特徴
とするものである。

【００５５】このように構成することによって、外部か
ら与えられる信号に応じて第４の電流源の電流値が異な
り、このことから周波数を異ならせることができる。特
に、安定発振周波数の出力を供給する基準信号源の信号
とこの発振器の信号とを位相比較して所定の発振周波数
の信号を出力するＰＬＬ回路を構成する場合に、ＰＬＬ
回路からの位相誤差情報を備えた信号を第４の電流源に
与えることで発振周波数を異ならせるとともに、第２お
よび第３の電流源の電流値を異ならせることによって、
Ｑファクタを異ならせて発振出力およびＣ／Ｎ特性をほ
ぼ一定にすることができる。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の発振
回路について、図面を参照しながら説明する。

【００５７】〔第１の実施の形態〕図１に本発明の第１
の実施の形態の差動構成の発振回路のブロック図を示
す。この発振回路は、図１に示すように、電源電圧Ｖ_CC
が印加される電源端子に、インダクタンス素子Ｌ₁（図
示しない直列抵抗成分Ｒ_L1を含む）およびキャパシタン
ス素子Ｃ₁からなるＬＣ共振主回路ＲＣ₁₁の一端が接続
され、またインダクタンス素子Ｌ₂（図示しない直列抵
抗成分Ｒ_L2を含む）およびキャパシタンス素子Ｃ₂から
なるＬＣ共振主回路ＲＣ₁₂の一端が接続されている。

【００５８】ＬＣ共振主回路ＲＣ₁₁の他端は、３端子能
動素子であるトランジスタＴ_IN1のコレクタ（３端子能
動素子の出力部）に接続されている。また、ＬＣ共振主
回路ＲＣ₁₂の他端は、３端子能動素子であるトランジス
タＴ_IN2のコレクタ（３端子能動素子の出力部）に接続
されている。

【００５９】また、キャパシタンス素子Ｃ₁に流れる電
流を検出するための電流検出用抵抗Ｒ_S1が、キャパシ
タンス素子Ｃ₁と直列に設けられている。この電流検出
用抵抗Ｒ_S1の両端には、キャパシタンス素子Ｃ₁に流
れる電流に比例した電圧が現れる。

【００６０】同様に、キャパシタンス素子Ｃ₂に流れる
電流を検出するための電流検出用抵抗Ｒ_S2が、キャパ
シタンス素子Ｃ₂と直列に設けられている。この電流検
出用抵抗Ｒ_S2の両端には、キャパシタンス素子Ｃ₂に
流れる電流に比例した電圧が現れる。

【００６１】そして、電流検出用抵抗Ｒ_S1，Ｒ_S2の両
端に生じる電圧を検出し、検出した電圧に応じた電流を
ＬＣ共振主回路ＲＣ₁₁，ＲＣ₁₂に帰還する周波数調整用
電圧電流変換回路ＧＭ_Fが設けられている。この周波数
調整用電圧電流変換回路ＧＭ _Fはキャパシタンス素子
Ｃ₁，Ｃ₂に流れる電流を増幅してＬＣ共振主回路Ｒ
Ｃ₁₁，ＲＣ₁₂に供給する機能を有する。なお、インダク
タンス素子Ｌ₁，Ｌ₂に流れる電流を増幅する構成も考え
ることができる。

【００６２】上記したＬＣ共振主回路ＲＣ₁₁，ＲＣ₁₂と
電流検出用抵抗Ｒ_S1，Ｒ_S2と周波数調整用電圧電流変
換回路ＧＭ_FとでＬＣ共振回路ＲＣ₁が構成される。

【００６３】上述の周波数調整用電圧電流変換回路ＧＭ
_Fは、具体的には、キャパシタンス素子Ｃ₁および電流
検出用抵抗Ｒ_S1の接続点に非反転電圧入力端子が接続
され、キャパシタンス素子Ｃ₂および電流検出用抵抗Ｒ
_S2の接続点に反転電圧入力端子が接続され、ＬＣ共振
主回路ＲＣ₁₁の他端に一方の電流出力端子が接続され、
ＬＣ共振主回路ＲＣ₁₂の他端に他方の電流出力端子が接
続されている。

【００６４】そして、キャパシタンス素子Ｃ₁および電
流検出用抵抗Ｒ_S1の接続点と、キャパシタンス素子Ｃ
₂および電流検出用抵抗Ｒ_S2の接続点との間に生じる
電圧を電流に変換して、ＬＣ共振主回路ＲＣ₁₁の他端と
ＬＣ共振主回路ＲＣ₁₂の他端との間に帰還し、これよっ
てＬＣ共振回路ＲＣ₁の共振周波数を変化させる。

【００６５】トランジスタＴ_IN1のエミッタには抵抗Ｒ
_IN1の一端が接続され、トランジスタＴ_IN2のエミッタ
には抵抗Ｒ_IN2の一端が接続され、抵抗Ｒ_IN1，Ｒ_IN2
の他端は共通接続され、電流源Ｉ_INを介して接地されて
いる。

【００６６】トランジスタＴ_IN1のベース（３端子能動
素子の入力部）は抵抗Ｒ_B1および電圧源Ｅ₁を介して接
地されるとともに、トランジスタＴ_IN2のコレクタにコ
ンデンサＣ₃を介して接続され、トランジスタＴ_IN2の
ベース（３端子能動素子の入力部）は抵抗Ｒ_B2および電
圧源Ｅ₂を介して接地されるとともに、トランジスタＴ
_IN1のコレクタにコンデンサＣ₄を介して接続されてい
る。これによって、ＬＣ共振回路ＲＣ₁の出力部に現れ
る共振信号が３端子能動素子の入力部、すなわちトラン
ジスタＴ_IN1，Ｔ_IN2のベースに帰還され、発振動作が
実現される。この場合、ＬＣ共振回路ＲＣ₁の共振周波
数が変化するのに伴って発振周波数が変化する。

【００６７】なお、コンデンサＣ₃，Ｃ₄を介せずトラン
ジスタＴ_IN1のベースとトランジスタＴ_IN2のコレク
タ、およびトランジスタＴ_IN2のベースとトランジスタ
Ｔ_IN1のコレクタをそれぞれ直結した場合には、抵抗Ｒ
_B1，電圧源Ｅ₁，抵抗Ｒ_B2，電圧源Ｅ₂は不要である。

【００６８】そして、トランジスタＴ_IN1のコレクタか
ら一方の発振出力Ｖ_OUT（＋）が得られ、トランジスタ
Ｔ_IN2のコレクタから他方の発振出力Ｖ_OUT（−）が得
られる。この図１では、従来例で示したようなエミッタ
フォロワ回路の図示は省略している。

【００６９】なお、周波数の変化方向を逆にする必要が
ある場合には、周波数調整用電圧電流変換回路ＧＭ_Fの
非反転電圧入力端子をキャパシタンス素子Ｃ₂と電流検
出用抵抗Ｒ_S2の接続点に接続し、反転電圧入力端子を
キャパシタンス素子Ｃ₁と電流検出用抵抗Ｒ_S1の接続
点に接続すればよい。また、周波数の変化方向を両方向
にしたい場合には、周波数調整用電圧電流変換回路ＧＭ
_Fの非反転電圧入力端子および反転電圧入力端子の接続
関係がちょうど反対になった上記したような二種の周波
数調整用電圧電流変換回路を併設すればよい。

【００７０】また、この発振回路は、ＬＣ共振回路ＲＣ
₁の両端に生じる電圧を検出し、検出した電圧に応じた
電流をＬＣ共振回路ＲＣ₁に帰還することにより、ＬＣ
共振回路ＲＣ₁のＱファクタを変化させるＱ調整用電圧
電流変換回路ＧＭ_Qが設けられている。

【００７１】このＱ調整用電圧電流変換回路ＧＭ_Qは、
具体的には、ＬＣ共振主回路ＲＣ₁₁の他端に非反転電圧
入力端子が接続され、ＬＣ共振主回路ＲＣ₁₂の他端に反
転電圧入力端子が接続され、ＬＣ共振主回路ＲＣ₁₁の他
端に一方の電流出力端子が接続され、ＬＣ共振主回路Ｒ
Ｃ₁₂の他端に他方の電流出力端子が接続されている。

【００７２】そして、ＬＣ共振主回路ＲＣ₁₁の他端とＬ
Ｃ共振主回路ＲＣ₁₂の他端との間に生じる電圧を電流に
変換して、ＬＣ共振主回路ＲＣ₁₁の他端とＬＣ共振主回
路ＲＣ₁₂の他端との間に帰還し、これよってＬＣ共振回
路ＲＣ₁のＱファクタを変化させ、もしくは異ならせ
る。これによって、発振回路の発振出力レベルを調整す
ることが可能であり、例えば発振周波数の変化に係わら
ず発振出力レベルが一定となるようにすることが可能で
ある。

【００７３】ここで、周波数調整用電圧電流変換回路Ｇ
Ｍ_FによってＬＣ共振回路の共振周波数を変化させる動
作、ならびにＱ調整用電圧電流変換回路ＧＭ_Qによって
ＬＣ共振回路のＱファクタを変化させ、もしくは異なら
せる動作について、以下図８を参照しながら原理的に説
明する。

【００７４】図８（ａ）にはインダクタンス素子Ｌとキ
ャパシタンス素子ＣからなるＬＣ共振回路が示されてい
る。ここで、Ｒ_Lはインダクタンス素子Ｌに含まれてい
る直列抵抗である。

【００７５】図８（ａ）に示したＬＣ共振回路の共振周
波数ω_COとＱファクタＱ_Oは、一般的に、以下のように
表される。

【００７６】

【数１】ω_CO＝１／√（ＬＣ）

【００７７】

【数２】Ｑ_O＝ω_COＬ／Ｒ_L＝（１／Ｒ_L）√（Ｌ／Ｃ）図８（ｂ）には、図８（ａ）の直列抵抗Ｒ_Lの代わり
に、並列のコンダクタンスＧが設けられたＬＣ共振回路
が示されている。図８（ａ）のＬＣ共振回路と図８
（ｂ）のＬＣ共振回路が等価であるとすると、コンダク
タンスＧは、以下のように表される。

【００７８】

【数３】Ｇ＝１／（Ｑ_O ²＋１）Ｒ_L ただし、Ｒ_L ²≪（ω_COＬ）²である。

【００７９】ここで、図８（ｂ）のように等価変形した
ＬＣ共振回路において、図８（ｃ）に示すように、コン
ダクタンスＧを打ち消すように、コンダクタンス−Ｇ_Q
をＬＣ共振回路と並列に入れる。

【００８０】このように、コンダクタンス−Ｇ_Qを用い
ると、ＬＣ共振回路の共振周波数ωｃおよびＱファクタ
は以下のように表すことができる。

【００８１】

【数４】ω_C＝ω_CO√（１−Ｇ_QＲ_L）

【００８２】

【数５】Ｑ＝Ｑ_O√（１−Ｇ_QＲ_L）／（１−Ｑ_O ²Ｇ_QＲ_L） ≒Ｑ_O／｛１−Ｇ_QＬ／（Ｒ_LＣ）｝数４および数５から分かるように、コンダクタンス−Ｇ
_Qを用いると共振周波数ω_CやＱファクタを変化させる
ことができる。

【００８３】つぎに、図８（ｄ）は電流源を使ったイン
ピーダンス変換回路を示すものである。この回路は、電
流Ｉ_Zが流れるインピーダンスＺ₀に、電流Ｉ_ZのＡ_I
倍の電流を流す電流源Ａ_IＩ_Zが並列に接続されている
状態を示している。この回路は、図８（ｅ）に示すイン
ピーダンスＺと等価と見なすことができる。ただし、イ
ンピーダンスＺは、以下のように表される。

【００８４】

【数６】Ｚ＝Ｚ₀／（Ａ_I＋１）つまり、電流を変化させることができる電流源をあるイ
ンピーダンスと並列に入れたときに、その電流値を変化
させることにより、インピーダンスを見かけ上変化させ
ることができるということになる。

【００８５】上記した第１の実施の形態では、ＬＣ共振
周波数を変化させるために、ＬＣ共振回路ＲＣ₁のキャ
パシタンス素子Ｃ₁，Ｃ₂に流れる電流を、電流検出用
抵抗Ｒ_S1，Ｒ_S2で電圧に変換し、その信号を周波数調
整用電圧電流変換回路ＧＭ_Fを用いて電流に変換し、Ｌ
Ｃ共振回路ＲＣ₁、つまり発振出力にフィードバックし
ている。この動作は、図８（ｄ），（ｅ）で説明したイ
ンピーダンス変換の概念を使用しており、ＬＣ共振回路
のインピーダンスを変えることにより、共振周波数を変
化させている。

【００８６】なお、電流検出用抵抗Ｒ_S1，Ｒ_S2の電圧
を取り込む際に極性が互いに逆になった二つの周波数調
整用電圧電流変換回路が設けられておれば、インダクタ
ンス素子Ｌ₁およびキャパシタンス素子Ｃ₁の本来の共
振周波数ω_COから増加方向、減少方向のどちらにでも共
振周波数を変化させることができる。二つの周波数調整
用電圧電流変換回路が実現するコンダクタンスの差で共
振周波数が決まる。

【００８７】また、上記第１の実施の形態では、バンド
パス特性のＱファクタを変化させるために、インダクタ
ンス素子Ｌ₁，Ｌ₂にそれぞれ直列に入っている抵抗Ｒ
_L1，Ｒ_L2を見かけ上変化させることにより、Ｑファクタ
を変化させている。これは、図８（ａ）〜（ｃ）で説明
した概念を使用している。例えば図８（ｃ）において、
−Ｇ_Q＝Ｇになるように、コンダクタンス−Ｇ_Qを設定
すれば、ＬＣ共振回路のＱファクタは理論上無限大にな
る。

【００８８】以上のように、共振周波数とＱファクタを
可変できるＬＣ共振回路を発振回路として使用すること
により、バラクタダイオードなしでも、発振周波数を可
変することができ、また同時にＱファクタも調整するこ
とにより広範囲な周波数可変範囲で安定した発振動作を
実現することができる。

【００８９】図１に示した発振回路における共振周波数
ω_CおよびＱファクタは、以下のように表される。

【００９０】

【数７】ω_C＝ω_CO・√（１−ｇｍ_QＲ_L）／√｛１＋
（ｇｍ_F−ｇｍ_Q）Ｒ_S｝

【００９１】

【数８】Ｑ＝Ｑ_O√（１−ｇｍ_QＲ_L）・√｛１＋（ｇ
ｍ_F−ｇｍ_Q）Ｒ_S｝／｛１−ｇｍ_Q（Ｌ／ＣＲ_L＋
Ｒ_S）＋Ｒ_S／Ｒ_L＋ｇｍ_FＲ_S｝ただし、Ｒ_S＝Ｒ_S1＝Ｒ_S2 Ｒ_L＝Ｒ_{L 1}＝Ｒ_{L 2} Ｌ＝Ｌ₁＝Ｌ₂ Ｃ＝Ｃ₁＝Ｃ₂ としている。なお、ｇｍ_Qは、Ｑ調整用電圧電流変換回
路のコンダクタンスを示し、ｇｍ_Fは周波数調整用電圧
電流変換回路のコンダクタンスを示す。

【００９２】ここで、ｇｍ_QＲ_L≪１ｇｍ_QＲ_S≪１＋ｇｍ_FＲ_S が成り立つ場合は、共振周波数ω_Cは、次式のように近
似できる。

【００９３】

【数９】ω_C＝ω_CO／√（１＋ｇｍ_FＲ_S）つぎに、図１の発振回路をトランジスタレベルで具体化
した回路図を図２に示す。この発振回路では、図２に示
すように、従来例と同様のトランジスタＱ_P1，Ｑ_P2，Ｑ
_N1，Ｑ_N2および電流源Ｉ_P1，Ｉ_P2，Ｉ_N1，Ｉ_N2からなる
エミッタフォロワ回路を付加したものが示されている。

【００９４】周波数調整用電圧電流変換回路ＧＭ_Fは、
トランジスタＴ_F1，Ｔ_F2および電流源Ｉ_Fからなる。ト
ランジスタＴ_F1は、非反転入力端子として機能するベー
スがキャパシタンス素子Ｃ₁および電流検出用抵抗Ｒ
_S1の接続点、つまり（ｃ）点に接続され、一方の電流
出力端子として機能するコレクタが（ａ）点に接続さ
れ、エミッタが電流源Ｉ_Fの一端に接続されている。ま
た、トランジスタＴ_F2は、反転入力端子として機能する
ベースがキャパシタンス素子Ｃ₂および電流検出用抵抗
Ｒ_S2の接続点、つまり（ｄ）点に接続され、他方の電
流出力端子として機能するコレクタが（ｂ）点に接続さ
れ、エミッタが電流源Ｉ_Fの一端に接続されている。電
流源Ｉ_Fの他端は接地されている。

【００９５】電流源Ｉ_Fは、例えばトランジスタとエミ
ッタ抵抗とで構成することができる。そして、トランジ
スタのベースに入力する電圧Ｖ_TYに応じて電流値を調整
することができる。上記の電圧Ｖ_TYとしては例えば、フ
ェーズ・ロックド・ループ(ＰＬＬ)回路からの位相誤差
情報を備えた制御信号を使用することができる。

【００９６】上記した周波数調整用電圧電流変換回路Ｇ
Ｍ_Fのコンダクタンスｇｍ_Fは、以下のように表され
る。

【００９７】

【数１０】ｇｍ_F＝Ｉ_F／４Ｖ_T ここで、Ｉ_Fは電流源Ｉ_Fに流れる電流である。Ｖ_Tは
トランジスタのベース・エミッタ間に発生する障壁電圧
であり、Ｖ_T＝ｋＴ／ｑで与えられ、室温でほぼ２６ｍＶである。ただし、ｋは
ボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子１個の電荷量
である。

【００９８】上記の周波数調整用電圧電流変換回路ＧＭ
_Fは電流Ｉ_INと電流Ｉ_Fの比を変えることで発振周波数を
調整することができる。

【００９９】Ｑ調整用電圧電流変換回路ＧＭ_Qは、トラ
ンジスタＴ_Q11，Ｔ_Q12，Ｔ_Q21，Ｔ_Q22と抵抗Ｒ_Q1，
Ｒ_Q2と電流源Ｉ_Q1 ,Ｉ_Q2とで構成されている。トランジ
スタＴ_Q11のコレクタが（ａ）点に接続され、トランジ
スタＴ_Q12のコレクタが（ｂ）点に接続され、トランジ
スタＴ_Q22のコレクタが抵抗Ｒ_Q1を介して（ａ）点に接
続され、トランジスタＴ_Q21のコレクタが抵抗Ｒ_Q2を介
して（ｂ）点に接続されている。

【０１００】また、トランジスタＴ_Q11のベースがトラ
ンジスタＴ_Q21のベースおよびコレクタに接続され、ト
ランジスタＴ_Q12のベースがトランジスタＴ_Q22のベー
スおよびコレクタに接続されている。

【０１０１】さらに、トランジスタＴ_Q11のエミッタと
トランジスタＴ_Q12のエミッタが共通接続されて電流源
Ｉ_Q1の一端に接続され、電流源Ｉ_Q1の他端は接地されて
いる。また、トランジスタＴ_Q21のエミッタとトランジ
スタＴ_Q22のエミッタが共通接続されて電流源Ｉ_Q2の一
端に接続され、電流源Ｉ_Q2の他端は接地されている。

【０１０２】電流源Ｉ_Q1，Ｉ_Q2は、例えばトランジスタ
とエミッタ抵抗とで構成することができる。そして、ト
ランジスタのベースに入力する電圧Ｖ_Q1，Ｖ_Q2に応じて
電流値を調整することができる。上記の電圧Ｖ_Q1，Ｖ_Q2
としては、例えば周波数情報を有する信号を用いること
ができる。具体的には、ＰＬＬ回路の周波数設定信号ま
たは位相誤差情報を備えた信号が考えられる。

【０１０３】また、上記したＱ調整用電圧電流変換回路
ＧＭ_Qのコンダクタンスｇｍ_Qは、図５に示すように、
（ａ）点と（ｂ）点との間に加わる電圧をＶとし、
（ａ）点と（ｂ）点との間に流れる電流をＩとしたとき
に、ｇｍ_Q＝Ｉ／Ｖであるので、以下のように表される。

【０１０４】

【数１１】ｇｍ_Q＝（ｇｍ_Q1−ｇｍ_Q2）／（１＋ｇｍ_Q2Ｒ_Q）ただし、ｇｍ_Q1＝Ｉ_Q1／４Ｖ_T ｇｍ_Q2＝Ｉ_Q2／４Ｖ_T ここで、Ｖ_Tはトランジスタのベース・エミッタ間に発
生する障壁電圧である。また、Ｉ_Q1，Ｉ_Q2は電流源
Ｉ_Q1，Ｉ_Q2に流れる電流であり、両電流源Ｉ_Q1，Ｉ _Q2に
流れる電流の比を変えることにより電圧電流変換比（コ
ンダクタンス）を変えることができる。

【０１０５】以上のように、この実施の形態の発振回路
によれば、ＬＣ共振回路ＲＣ₁の共振周波数を変化させ
ることによって発振周波数を変化させると、ＬＣ共振回
路ＲＣ₁に抵抗成分が含まれることによってＬＣ共振回
路ＲＣ₁のＱファクタも連動して変化することになる
が、このＬＣ共振回路ＲＣ₁のＱファクタの変化をＱ調
整用電圧電流変換回路ＧＭ_Qによって補正することが可
能となる。その結果、発振周波数を変化させたときに発
振出力のレベルおよびＣ/Ｎ特性を安定させることがで
きる。

【０１０６】また、周波数調整用電圧電流変換回路ＧＭ
_FによってＬＣ共振回路ＲＣ₁の共振周波数を変化させ
るので、発振周波数の可変範囲が例えばキャパシタンス
素子の容量値の可変範囲に制限されるというようなこと
はなく、広い周波数範囲でＬＣ共振回路ＲＣ₁の共振周
波数を変化させることが可能である。したがって広い周
波数範囲にわたって発振させることが可能である。さら
に、Ｑ調整用電圧電流変換回路ＧＭ_QによるＱ調整と相
まって広い周波数範囲にわたって安定した出力で発振を
行うことが可能となる。

【０１０７】〔第２の実施の形態〕図３に本発明の第２
の実施の形態の差動構成の発振回路のブロック図を示
す。この実施の形態は、ＬＣ共振回路の構成が第１の実
施の形態とは異なり、それに伴ってＬＣ共振回路と３端
子能動素子の接続構成も異なっている。それ以外の構成
は第１の実施の形態と同様である。

【０１０８】具体的に説明すると、図３に示すように、
電源電圧Ｖ_CCが印加される電源端子に電流源Ｉ_INの一端
が接続され、電流源Ｉ_INの他端にインダクタンス素子Ｌ
₁（図示しない直列抵抗成分Ｒ_L1を含む）およびインダ
クタンス素子Ｌ₂（図示しない直列抵抗成分Ｒ_L2を含
む）の各一端が接続されている。インダクタンス素子Ｌ
₁の他端にはキャパシタンス素子Ｃ₁の一端が接続さ
れ、キャパシタンス素子Ｃ ₁の他端に電流検出用抵抗Ｒ
_S1の一端が接続されている。インダクタンス素子Ｌ₂
の他端にはキャパシタンス素子Ｃ₂の一端が接続され、
キャパシタンス素子Ｃ₂の他端に電流検出用抵抗Ｒ_S2
の一端が接続されている。そして、電流検出用抵抗Ｒ
_S1，Ｒ_S2の他端同士が共通接続され、電圧源Ｅ₃を介
して接地されている。

【０１０９】上記のインダクタンス素子Ｌ₁およびキャ
パシタンス素子Ｃ₁がＬＣ共振主回路ＲＣ₂₁を構成し、
インダクタンス素子Ｌ₂およびキャパシタンス素子Ｃ₂
がＬＣ共振主回路ＲＣ₂₂を構成している。

【０１１０】電流検出用抵抗Ｒ_S1，Ｒ_S2は、キャパシ
タンス素子Ｃ₁，Ｃ₂にそれぞれ流れる電流を検出する
ために設けられており、この電流検出用抵抗Ｒ_S1，Ｒ
_S2の両端に、それぞれキャパシタンス素子Ｃ₁，Ｃ₂
に流れる電流に比例した電圧が現れる。

【０１１１】インダクタンス素子Ｌ₁およびキャパシタ
ンス素子Ｃ₁の接続点は、３端子能動素子であるトラン
ジスタＴ_IN1のコレクタ（３端子能動素子の出力部）に
接続されている。また、インダクタンス素子Ｌ₂および
キャパシタンス素子Ｃ₂の接続点は、３端子能動素子で
あるトランジスタＴ_IN2のコレクタ（３端子能動素子の
出力部）に接続されている。

【０１１２】そして、電流検出用抵抗Ｒ_S1，Ｒ_S2の両
端に生じる電圧を検出し、検出した電圧に応じた電流を
ＬＣ共振主回路ＲＣ₂₁，ＲＣ₂₂に帰還する周波数調整用
電圧電流変換回路ＧＭ_Fが設けられている。この周波数
調整用電圧電流変換回路ＧＭ _Fの具体的な回路構成は、
第１の実施の形態と同様である。

【０１１３】上記したＬＣ共振主回路ＲＣ₂₁，ＲＣ₂₂と
電流検出用抵抗Ｒ_S1，Ｒ_S2と周波数調整用電圧電流変
換回路ＧＭ_FとでＬＣ共振回路ＲＣ₂が構成される。

【０１１４】上述の周波数調整用電圧電流変換回路ＧＭ
_Fは、具体的には、キャパシタンス素子Ｃ₁および電流
検出用抵抗Ｒ_S1の接続点に非反転電圧入力端子である
トランジスタＴ_F1のベースが接続され、キャパシタンス
素子Ｃ₂および電流検出用抵抗Ｒ_S2の接続点に反転電
圧入力端子であるトランジスタＴ_F2のベースが接続さ
れ、インダクタンス素子Ｌ₁およびキャパシタンス素子
Ｃ₁の接続点に一方の電流出力端子であるトランジスタ
Ｔ_F1のコレクタが接続され、インダクタンス素子Ｌ₂お
よびキャパシタンス素子Ｃ₂の接続点に他方の電流出力
端子であるトランジスタＴ_F2のコレクタが接続されてい
る。

【０１１５】そして、キャパシタンス素子Ｃ₁および電
流検出用抵抗Ｒ_S1の接続点と、キャパシタンス素子Ｃ
₂および電流検出用抵抗Ｒ_S2の接続点との間に生じる
電圧を電流に変換して、インダクタンス素子Ｌ₁および
キャパシタンス素子Ｃ₁の接続点とインダクタンス素子
Ｌ₂およびキャパシタンス素子Ｃ₂の接続点との間に帰還
し、これよってＬＣ共振回路ＲＣ₂の共振周波数を変化
させる。

【０１１６】トランジスタＴ_IN1のエミッタには抵抗Ｒ
_E1の一端が接続され、トランジスタＴ_IN2のエミッタに
は抵抗Ｒ_E2の一端が接続され、抵抗Ｒ_E1，Ｒ_E2の他端は
それぞれ接地されている。

【０１１７】トランジスタＴ_IN1のベース（３端子能動
素子の入力部）はトランジスタＴ_IN ₂のコレクタに接続
され、トランジスタＴ_IN2のベース（３端子能動素子の
入力部）はトランジスタＴ_IN1のコレクタに接続されて
いる。これによって、ＬＣ共振回路ＲＣ₂の共振信号が
３端子能動素子の入力部、すなわちトランジスタ
Ｔ_IN ₁，Ｔ_IN2のベースに帰還され、発振動作が実現さ
れる。この場合、ＬＣ共振回路ＲＣ₂の共振周波数が変
化するのに伴って発振周波数が変化する。

【０１１８】そして、インダクタンス素子Ｌ₁とキャパ
シタンス素子Ｃ₁とトランジスタＴ _IN1の接続点は、エ
ミッタフォロワ回路を構成するトランジスタＱ_P1のベー
スに接続されている。トランジスタＱ_P1のコレクタは電
源端子に接続され、エミッタは電流源Ｉ_P1を介して接地
されるとともに、エミッタフォロワ回路を構成するトラ
ンジスタＱ_P2のベースに接続されている。トランジスタ
Ｑ_P2のコレクタは電源端子に接続され、エミッタは電流
源Ｉ_P2を介して接地され、トランジスタＱ_P2のエミッタ
から一方の発振出力Ｖ_OUT（＋）が得られる。

【０１１９】また、インダクタンス素子Ｌ₂とキャパシ
タンス素子Ｃ₂とトランジスタＴ_IN ₂の接続点は、エミ
ッタフォロワ回路を構成するトランジスタＱ_N1のベース
に接続されている。トランジスタＱ_N1のコレクタは電源
端子に接続され、エミッタは電流源Ｉ_N1を介して接地さ
れるとともに、エミッタフォロワ回路を構成するトラン
ジスタＱ_N2のベースに接続されている。トランジスタＱ
_N2のコレクタは電源端子に接続され、エミッタは電流源
Ｉ_N2を介して接地され、トランジスタＱ_N2のエミッタか
ら他方の発振出力Ｖ_OUT（−）が得られる。

【０１２０】この実施の形態は、ＬＣ共振回路ＲＣ₂の
構成が、第１の実施の形態におけるＬＣ共振回路ＲＣ₁
とは異なり、それに伴って、周波数調整用電圧電流変換
回路ＧＭ_FおよびＱ調整用電圧電流変換回路ＧＭ_Qの接
続関係が異なるが、基本的には第１の実施の形態と同じ
構成を有しており、第１の実施の形態と同じ効果が得ら
れる。

【０１２１】〔第３の実施の形態〕図４に本発明の第３
の実施の形態の差動構成の発振回路のブロック図を示
す。この実施の形態は、従来例の構成に、Ｑ調整用電圧
電流変換回路ＧＭ_Qを追加した構成であり、周波数の調
整はバラクタダイオードＣ₁₁，Ｃ₂₁へ加える電圧Ｖ_TXを
変化させることで行うようにしており、Ｑファクタの調
整は第１および第２の実施の形態と同様である。

【０１２２】以上のように、この実施の形態の発振回路
によれば、ＬＣ共振回路ＲＣ₃の共振周波数を変化させ
ることによって発振周波数を変化させると、ＬＣ共振回
路ＲＣ₃に抵抗成分が含まれることによってＬＣ共振回
路ＲＣ₃のＱファクタも連動して変化することになる
が、このＬＣ共振回路ＲＣ₃のＱファクタの変化をＱ調
整用電圧電流変換回路ＧＭ_Qによって補正することが可
能となる。その結果、発振周波数を変化させたときに発
振出力のレベルおよびＣ/Ｎ特性を安定させることがで
きる。

【０１２３】〔第４の実施の形態〕図６に本発明の第４
の実施の形態の発振回路における周波数調整用電圧電流
変換回路の回路図を示す。この実施の形態は、ＬＣ共振
回路の共振周波数を本来のＬＣ共振周波数に対して増加
方向および減少方向の両方向に変化させることができる
ようにしたものである。具体的には、図２の回路の
（ａ）点にトランジスタＴ_F11，Ｔ_F22のコレクタを接
続し、同じく（ｂ）点にトランジスタＴ_F12，Ｔ _F21の
コレクタを接続し、同じく（ｃ）点にトランジスタＴ
_F11，Ｔ_F21のベースを接続し、同じく（ｄ）点にトラ
ンジスタＴ_F12，Ｔ_F22のベースを接続している。そし
て、トランジスタＴ_F11，Ｔ_F12のエミッタを共通接続
し、電流源Ｉ _F1を介して接地し、トランジスタＴ_F21，
Ｔ_F22のエミッタを共通接続し、電流源Ｉ_F2を介して接
地している。

【０１２４】この回路では、電流源Ｉ_F1，Ｉ_F2の電流比
によって周波数を変化させることができる。

【０１２５】この実施の形態では、ＬＣ共振回路の共振
周波数をインダクタンス素子Ｌ₁，Ｃ₂およびキャパシ
タンス素子Ｃ₁，Ｃ₂による本来のＬＣ共振周波数に対
して、増減の両方向に変化させることができ、周波数調
整範囲を広くすることができる。その他の効果は、第１
の実施の形態と同様である。

【０１２６】なお、この実施の形態の回路における周波
数調整用電圧電流変換回路は、図３の回路に適用するこ
ともできる。

【０１２７】〔第５の実施の形態〕図７に本発明の第５
の実施の形態の発振回路における周波数調整用電圧電流
変換回路の回路図を示す。この実施の形態は、トランジ
スタを２段に接続したもので、電圧電流変換比（コンダ
クタンス）の可変範囲を広くすることができるものであ
る。具体的には、トランジスタＴ_F31のコレクタがダイ
オードＤ₁を介して基準電圧ＲＥＦに接続され、トラン
ジスタＴ_F32のコレクタがダイオードＤ₂を介して基準
電圧ＲＥＦに接続されている。トランジスタＴ_F31，Ｔ
_F32のエミッタが共通接続され、電流源Ｉ_F11を介して
接地されている。トランジスタＴ_F31のベースが図２の
回路の（ｃ）点に接続され、トランジスタＴ_F32のベー
スが図２の回路の（ｄ）点に接続されている。また、ト
ランジスタＴ_F31のコレクタがトランジスタＴ_F41のベ
ースに接続され、トランジスタＴ_F32のコレクタがトラ
ンジスタＴ_F42のベースに接続されている。トランジス
タＴ_F41，Ｔ_F42のエミッタが共通接続され、電流源Ｉ
_F12を介して接地されている。トランジスタＴ_F4 ₁のコ
レクタが図２の回路の（ａ）点に接続され、トランジス
タＴ_F42のコレクタが同じく（ｂ）点に接続されてい
る。

【０１２８】この実施の形態の発振回路によれば、周波
数調整範囲を広くすることができる。その他の効果は、
第１の実施の形態と同様である。

【０１２９】なお、この実施の形態の回路における周波
数調整用電圧電流変換回路は、図３の回路に適用するこ
ともできる。

【０１３０】図９は、図２において、電流源Ｉ_Fに流れ
る電流値Ｉ_Fを零にして、Ｑ調整用の電流源Ｉ_Q1，Ｉ_Q2
の電流値Ｉ_Q1，Ｉ_Q2の値を変化させたときのシミュレー
ション結果を示したものである。このシミュレーション
においては、トランジスタＴ _IN1，Ｔ_IN2のベースに基準
振幅の交流信号を与え、トランジスタＴ_IN1，Ｔ_IN2のコ
レクタ・ベース間の配線をカットして正帰還ループを無
くした状態で、トランジスタのベース信号振幅に対する
トランジスタのコレクタ信号振幅の比を求めたものであ
る。

【０１３１】ここで、インダクタンス素子Ｌ₁，Ｌ₂の値
を４ｎＨ、キャパシタンス素子Ｃ₁，Ｃ₂の値を０．６ｐ
Ｆ、電流検出用抵抗Ｒ_S1，Ｒ_S2の値を５０Ωとし、電流
源Ｉ_N ₁の値を３ｍＡとしている。なお、トランジスタの
遮断周波数ｆ_Tを１８ＧＨｚ、βfを２４０、飽和電流Ｉ
sを８．１×１０^-17Ａ、ベース抵抗を４４Ω、零バイア
ス時のベース・エミッタ間容量値を１．５×１０
^-13Ｆ、零バイアス時のベース・コレクタ間容量値を６
×１０^-14Ｆ、零バイアス時のコレクタ・サブストレー
ト間容量値を５．２×１０^-14Ｆとした。また、コイ
ル、キャパシタンス素子、抵抗を半導体集積回路上に実
現する上で各素子と半導体基板間に寄生容量が分布して
おり、採用する製造方法に応じてこの寄生容量を等価的
に表現する近似モデルをシミュレーションで用いること
が望ましい。例えば、図２のＬＣ共振回路ＲＣ₁₁および
ＬＣ共振回路ＲＣ₁₂の各両端と接地との間に今回のシミ
ュレーションで０．４ｐＦのキャパシタンス素子と２２
０Ωの抵抗を直列接続している。また、抵抗は２分割し
た中点電位点と接地間に抵抗パターンマスクの単位面積
当たり０．０４ｐＦの寄生容量を付加している。また、
キャパシタンス素子の両端と他の素子との間に直列に付
加されるキャパシタンス素子の寄生抵抗の値を１０Ωと
している。

【０１３２】このようにして、周波数を横軸にして５０
０ＭＨｚ〜５ＧＨｚまで変化させて計算した結果を発振
出力振幅Ｖ_OUT（＋），Ｖ_OUT（−）を縦軸にデシベル
（ｄＢ）でプロットしている。

【０１３３】この結果から、電流Ｉ_Q2に対して電流Ｉ_Q1
の値を増加させることによって、出力信号の選択度を高
めることが可能となっている。

【０１３４】図１０は、電流Ｉ_Q1および電流Ｉ_Q2の値を
零として電流Ｉ_Fの値を変化させたときのシミュレーシ
ョン結果を示したものである。その他の各定数について
は、図９の値と等しい値を採用している。

【０１３５】この結果から、電流Ｉ_Fの値を増加させる
とセンター周波数を低い方向にシフトさせることが理解
される。なお、電流Ｉ_N1の値が３ｍＡであるので、電流
Ｉ_Fの値は３ｍＡ以下の値であることが望ましい。

【０１３６】図１１は電流Ｉ_Fおよび電流Ｉ_Q1，Ｉ_Q2の
値を変化させたときのシミュレーション結果を示したも
のである。適切な値を選択することによって信号のピー
ク値をほぼ一定にしてセンター周波数を変化させること
が可能であることを示している。

【０１３７】具体的には、周波数調整用電圧電流変換回
路ＧＭ_Fの電流源に流れる電流Ｉ_Fの値として複数個の離
散した値を採用した。つぎに、各電流Ｉ_Fの離散値に対
して、Ｑ調整用電圧電流変換回路ＧＭ_Qの電流Ｉ_Q1の値
を発振出力のピーク値がほぼ一定になるように設定し
た。つまり、電流Ｉ_Q2は固定値とし、また、電流Ｉ_Fが
１ｍＡ増加するのに対して電流Ｉ_Q1が２００μＡ増加す
るように電流比を設定した。この電流Ｉ_Fと電流Ｉ_Q1と
の関係は図２において、電圧Ｖ_TYと電圧Ｖ_Q1として印加
される電圧によって与えられる。なお、電流値６００μ
Ａが電圧Ｖ_Q1によって与えられる。変動電流は、トラン
ジスタＴ_Q3のコレクタ電流で与えられる。また、電流Ｉ
_Fに対する電流Ｉ_Q1の比は、抵抗Ｒ_F1と抵抗Ｒ_Q3との抵
抗値の比で与えられる。

【０１３８】このように、離散値が設定された領域にお
いて、ピーク値の変動を抑制した発振出力信号を出力す
ることができる。なお、図２に示されている電流Ｉ_Q1は
トランジスタＴ_Q1のコレクタ電流にトランジスタＴ_Q3の
コレクタ電流を加えたものである。

【０１３９】上記した図１１の説明では、電流Ｉ_Q2が固
定値であり、電流Ｉ_Q1が可変であるとしたが、逆に電流
Ｉ_Q1が固定値であり、電流Ｉ_Q2が可変であってもよい。
また、電流Ｉ_Q1，Ｉ_Q2の両方が可変であってもよい。

【０１４０】なお、上記の各実施の形態では、バイポー
ラトランジスタを用いて構成した回路の例を示したが、
電界効果トランジスタを用いても上記各実施の形態と同
様の回路を構成することができる。また、上記の各実施
の形態では、トランジスタのコレクタにＬＣ共振回路を
接続することによって発振回路を構成していたが、ＬＣ
共振回路をトランジスタのエミッタまたはベースに接続
する構成でも、発振回路を構成することができる。

【０１４１】

【発明の効果】本発明の請求項１または２記載の発振回
路によれば、ＬＣ共振回路の共振周波数を変化させるこ
とによって発振周波数を変化させると、ＬＣ共振回路に
抵抗成分が含まれることによってＬＣ共振回路のＱファ
クタも連動して変化することになるが、このＬＣ共振回
路のＱファクタの変化をＱ調整用電圧電流変換回路によ
って補正することが可能となる。その結果、発振周波数
を変化させたときに発振出力のレベルおよびＣ/Ｎ特性
を安定させることができる。

【０１４２】本発明の請求項３記載の発振回路によれ
ば、周波数調整用電圧電流変換回路によってＬＣ共振回
路の共振周波数を変化させるので、共振周波数の可変範
囲が例えばキャパシタンス素子の容量値の可変範囲に制
限されるというようなことはなく、広い周波数範囲でＬ
Ｃ共振回路の共振周波数を変化させることが可能で、し
たがって広い周波数範囲にわたって発振させることが可
能である。さらに、Ｑ調整用電圧電流変換回路によるＱ
調整と相まって広い周波数範囲にわたって安定した出力
およびＣ／Ｎ特性で発振を行うことが可能となる。

【０１４３】本発明の請求項４記載の発振回路によれ
ば、バラクタダイオードに印加する電圧を調整するだけ
の簡単な構成で、発振周波数を変化させることができ、
しかも、Ｑ調整用電圧電流変換回路によるＱ調整と相ま
って周波数変化にかかわらず安定した出力およびＣ／Ｎ
特性で発振を行うことが可能となる。

【０１４４】本発明の請求項５記載の発振回路によれ
ば、第２および第３の電流源の電流比に応じて発振回路
主要部の発振信号のＱファクタを異ならせることができ
る。

【０１４５】本発明の請求項６記載の発振回路によれ
ば、バラクタダイオードに外部から電圧を与えることで
バラクタダイオードの容量値が異なり、この容量値を構
成要素とした発振回路の発振周波数を異ならせることが
できる。

【０１４６】本発明の請求項７記載の発振回路によれ
ば、第１および第２の電流源の電流比に応じて発振回路
主要部の発振周波数を異ならせることができる。

【０１４７】本発明の請求項８記載の発振回路によれ
ば、ＬＣ共振回路の両端電圧を電流に変換して第１の電
流経路を介してＬＣ共振回路に与えることでＱファクタ
を異ならせることができる。

【０１４８】本発明の請求項９記載の発振回路によれ
ば、外部から与えられる信号に応じて発振周波数および
Ｑファクタを異ならせることができる。

【０１４９】本発明の請求項１０記載の発振回路によれ
ば、第１および第４の電流源の電流比に応じて発振回路
主要部の発振周波数を異ならせることができ、しかも第
２および第３の電流源の電流比に応じてＱファクタを異
ならせることができる。

【０１５０】本発明の請求項１１記載の発振回路によれ
ば、外部から与えられる信号に応じて第４の電流源の電
流値が異なり、このことから周波数を異ならせることが
できる。特に、安定発振周波数の出力を供給する基準信
号源の信号とこの発振器の信号とを位相比較して所定の
発振周波数の信号を出力するＰＬＬ回路を構成する場合
に、ＰＬＬ回路からの位相誤差情報を備えた信号を第４
の電流源に与えることで発振周波数を異ならせるととも
に、第２および第３の電流源の電流値を異ならせること
によって、Ｑファクタを異ならせて発振出力およびＣ／
Ｎ特性をほぼ一定にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の発振回路の構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の発振回路の具体的
な構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態の発振回路の具体的
な構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態の発振回路の具体的
な構成を示すブロック図である。

【図５】Ｑ調整用電圧電流変換回路のコンダクタンスを
説明するための回路図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態の発振回路における
周波数調整用電圧電流変換回路の構成を示すブロック図
である。

【図７】本発明の第５の実施の形態の発振回路における
周波数調整用電圧電流変換回路の構成を示すブロック図
である。

【図８】本発明の発振回路における動作原理を説明する
回路図である。

【図９】本発明の発振回路のシミュレーション結果を示
すグラフである。

【図１０】本発明の発振回路のシミュレーション結果を
示すグラフである。

【図１１】本発明の発振回路のシミュレーション結果を
示すグラフである。

【図１２】従来の発振回路の構成を示す回路図である。

【符号の説明】

ＲＣ₁ＬＣ共振回路ＲＣ₁₁ ＬＣ共振主回路ＲＣ₁₂ ＬＣ共振主回路Ｌ₁，Ｌ₂インダクタンス素子Ｃ₁，Ｃ₂キャパシタンス素子Ｒ_S1，Ｒ_S2電流検出用抵抗ＧＭ_F周波数調整用電圧電流変換回路ＧＭ_QＱ調整用電圧電流変換回路Ｔ_IN1，Ｔ_IN2トランジスタＲ_IN1，Ｒ_IN2抵抗Ｉ_IN 電流源Ｒ_B1，Ｒ_B2 抵抗Ｅ₁，Ｅ₂ 電圧源ＲＣ₂ＬＣ共振回路ＲＣ₂₁ ＬＣ共振主回路ＲＣ₂₂ ＬＣ共振主回路ＲＣ₃ＬＣ共振回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３端子能動素子とＬＣ共振回路とを備
え、前記３端子能動素子の２端子間に前記ＬＣ共振回路
を接続するとともに前記３端子能動素子の出力部の信号
を前記３端子能動素子の入力部に帰還させた発振回路で
あって、前記ＬＣ共振回路の両端電圧を電流に変換して出力する
電圧電流変換回路と、前記電圧電流変換回路の出力電流を前記ＬＣ共振回路に
与える電流経路とを備えたことを特徴とする発振回路。
【請求項２】エミッタもしくはソースが相互に接続さ
れた複数個のトランジスタのベースもしくはゲートに信
号を与えてコレクタもしくはドレインから信号を取り出
すトランジスタ対と、一端が交流接地された複数個のＬ
Ｃ共振回路とを備え、前記トランジスタ対を構成する各
トランジスタの同種類のいずれかの端子に前記ＬＣ共振
回路の他端をそれぞれ接続するとともに、前記トランジ
スタ対の各トランジスタのコレクタもしくはドレインの
信号を前記トランジスタ対の相手のトランジスタのベー
スもしくはゲートに帰還させた発振回路であって、前記ＬＣ共振回路の両端電圧を電流に変換して出力する
電圧電流変換回路と、前記電圧電流変換回路の出力電流
を前記ＬＣ共振回路に与える電流経路とを備えたことを
特徴とする発振回路。
【請求項３】前記ＬＣ共振回路は、インダクタンス素
子およびキャパシタンス素子からなるＬＣ共振主回路
と、前記キャパシタンス素子と直列に設けられた電流検出用
抵抗と、前記電流検出用抵抗の両端に生じる電圧を電流に変換し
て出力する周波数調整用電圧電流変換回路とを備え、前記周波数調整用電圧電流変換回路の出力電流を前記Ｌ
Ｃ共振主回路に帰還することにより共振周波数を変化さ
せることを特徴とする請求項１または２記載の発振回
路。
【請求項４】前記ＬＣ共振回路がインダクタンス素子
およびキャパシタンス素子からなり、前記キャパシタン
ス素子がバラクタダイオードで構成され、前記バラクタ
ダイオードに外部から与える電圧に応じて発振周波数を
異ならせることを特徴とする請求項１または２記載の発
振回路。
【請求項５】各トランジスタのエミッタどうしが共通
接続され、各トランジスタのベースが互いに相手のトラ
ンジスタのコレクタに接続された第１のトランジスタ対
と、前記第１のトランジスタ対の各トランジスタのコレ
クタ間に接続されたＬＣ共振回路と、前記第１のトラン
ジスタ対の各トランジスタのエミッタに接続された第１
の電流源とからなり、前記第１のトランジスタ対の各ト
ランジスタのコレクタから発振信号を出力する発振回路
主要部と、各トランジスタのエミッタが共通接続された第２のトラ
ンジスタ対と、各トランジスタのエミッタが共通接続された第３のトラ
ンジスタ対と、前記第２のトランジスタ対の各トランジスタのエミッタ
に接続された第２の電流源と、前記第３のトランジスタ対の各トランジスタのエミッタ
に接続された第３の電流源と、前記第２のトランジスタ対の一方のトランジスタのコレ
クタおよびベースと第３のトランジスタ対の一方のトラ
ンジスタのベースとに一端が共通接続された第１の抵抗
と、前記第２のトランジスタ対の他方のトランジスタのコレ
クタおよびベースと第３のトランジスタ対の他方のトラ
ンジスタのベースとに一端が共通接続された第２の抵抗
と、前記第１および第２の抵抗の他端と前記第１のトランジ
スタ対の各トランジスタのコレクタとを個々に接続する
接続手段とを備え、前記第２および第３の電流源の電流比に応じて前記発振
回路主要部の発振信号のＱファクタを異ならせたことを
特徴とする発振回路。
【請求項６】前記ＬＣ共振回路がインダクタンス素子
とバラクタダイオードで構成され、前記バラクタダイオ
ードに外部から与える電圧に応じて発振周波数を異なら
せることを特徴とする請求項５記載の発振回路。
【請求項７】各トランジスタのエミッタどうしが共通
接続され、各トランジスタのベースが互いに相手のトラ
ンジスタのコレクタに接続された第１のトランジスタ対
と、前記第１のトランジスタ対の各トランジスタのコレ
クタ間に接続されたＬＣ共振回路と、前記第１のトラン
ジスタ対の各トランジスタのエミッタに接続された第１
の電流源とからなり、前記第１のトランジスタ対の各ト
ランジスタのコレクタから発振信号を出力する発振回路
主要部と、前記ＬＣ共振回路を構成する素子に流れる電流を検出す
る抵抗と、各トランジスタのエミッタが共通接続され、各トランジ
スタのベースが前記抵抗の両端に個々に接続され、各ト
ランジスタのコレクタが前記第１のトランジスタ対の各
トランジスタのコレクタに個々に接続された第２のトラ
ンジスタ対と、前記第２のトランジスタ対の各トランジスタのエミッタ
に接続された第２の電流源とを備え、前記第１および第２の電流源の電流比に応じて前記発振
回路主要部の発振周波数を異ならせたことを特徴とする
発振回路。
【請求項８】キャパシタンス素子およびインダクタン
ス素子を有したＬＣ共振回路と３端子能動素子とを備
え、前記３端子能動素子の２端子間に前記ＬＣ共振回路
を接続するとともに前記３端子能動素子の出力部の信号
を前記３端子能動素子の入力部に帰還させた発振回路で
あって、前記ＬＣ共振回路の両端電圧を電流に変換して出力する
電圧電流変換回路と、前記電圧電流変換回路の出力電流を前記ＬＣ共振回路に
与える第１の電流経路と、前記キャパシタンス素子またはインダクタンス素子に流
れる電流を検出して増幅した電流を出力する増幅回路
と、前記増幅回路の出力電流を前記ＬＣ共振回路に与える第
２の電流経路とを備えたことを特徴とする発振回路。
【請求項９】前記電圧電流変換回路および前記増幅回
路が個々に外部から与えられる信号に応じて電圧電流変
換比および増幅度をそれぞれ異ならせたことを特徴とす
る請求項８記載の発振回路。
【請求項１０】各トランジスタのエミッタどうしが共
通接続され、各トランジスタのベースが互いに相手のト
ランジスタのコレクタに接続された第１のトランジスタ
対と、前記第１のトランジスタ対の各トランジスタのコ
レクタ間に接続されたＬＣ共振回路と、前記第１のトラ
ンジスタ対の各トランジスタのエミッタに接続された第
１の電流源とからなり、前記第１のトランジスタ対の各
トランジスタのコレクタから発振信号を出力する発振回
路主要部と、各トランジスタのエミッタが共通接続された第２のトラ
ンジスタ対と、各トランジスタのエミッタが共通接続された第３のトラ
ンジスタ対と、前記第２のトランジスタ対の各トランジスタのエミッタ
に接続された第２の電流源と、前記第３のトランジスタ対の各トランジスタのエミッタ
に接続された第３の電流源と、前記第２のトランジスタ対の一方のトランジスタのコレ
クタおよびベースと第３のトランジスタ対の一方のトラ
ンジスタのベースとに一端が共通接続された第１の抵抗
と、前記第２のトランジスタ対の他方のトランジスタのコレ
クタおよびベースと第３のトランジスタ対の他方のトラ
ンジスタのベースとに一端が共通接続された第２の抵抗
と、前記第１および第２の抵抗の他端と前記第１のトランジ
スタ対の各トランジスタのコレクタとを個々に接続する
接続手段と、前記ＬＣ共振回路を構成する素子に流れる電流を検出す
る第３の抵抗と、各トランジスタのエミッタが共通接続され、各トランジ
スタのベースが前記第３の抵抗の両端に個々に接続さ
れ、各トランジスタのコレクタが前記第１のトランジス
タ対の各トランジスタのコレクタに個々に接続された第
４のトランジスタ対と、前記第４のトランジスタ対の各トランジスタのエミッタ
に接続された第４の電流源とを備え、前記第１および第４の電流源の電流比に応じて前記発振
回路主要部の発振周波数を異ならせ、前記第２および第
３の電流源の電流比に応じて前記発振回路主要部のＱフ
ァクタを異ならせたことを特徴とする発振回路。
【請求項１１】前記第４の電流源の電流値が、外部か
ら与えられる信号に応じて異なり、前記第２および第３
の電流源の少なくとも一方の電流源の電流値が、前記外
部から与えられる信号に応じて異なることを特徴とする
請求項１０記載の発振回路。