JP2003332841A

JP2003332841A - 電圧制御発振回路

Info

Publication number: JP2003332841A
Application number: JP2002143271A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Chiba; 千葉　　裕; Yasuhiro Igarashi; 康博五十嵐
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2003-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】発振周波数が高く、発振周波数帯域が広い場
合、発振周波数帯域内の各発振周波数の振幅がほぼ均一
になるようにした電圧制御発振回路を提供する。【解決手段】ベースとエミッタ間に帰還コンデンサ２
が接続された発振用トランジスタ１と、ベースと基準電
位点間に接続されたバラクダダイオード３Ｃを含む発振
周波数設定回路３と、発振用トランジスタ１のコレクタ
と基準電位点間に接続された側路コンデンサ４を備え、
エミッタから発振信号が導出される電圧制御発振回路で
あって、側路コンデンサ４に容量値が選択可能な付加側
路コンデンサ１５を並列接続し、発振周波数に対応して
付加側路コンデンサ１５の容量値が選択される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベースとエミッタ
間に帰還コンデンサが接続され、ベースと基準電位点間
にバラクダダイオードを含む発振周波数設定回路が接続
された発振用トランジスタを有する電圧制御発振回路に
係り、特に、発振信号の出力レベルを発振周波数設定回
路で設定可能な発振周波数帯域内でほぼ均一になるよう
にした電圧制御発振回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、携帯電話機等の携帯用無線周波数
信号送受信機器においては、無線周波数信号と送受信信
号との周波数変換をするために、無線周波数信号を発生
する周波数変換用局部発振回路が用いられており、その
周波数変換用局部発振回路に、一例として、ベースとエ
ミッタ間に帰還コンデンサが接続され、ベースと基準電
位点間にバラクダダイオードを含む発振周波数設定回路
が接続された発振用トランジスタを有する電圧制御発振
回路（ＶＣＯ）が用いられる。

【０００３】図４は、かかる既知の電圧制御発振回路の
構成の一例を示す回路図である。

【０００４】図４に示されるように、この電圧制御発振
回路は、ベース、エミッタ、コレクタを備える発振用ト
ランジスタ３１と、ベース−エミッタ間に接続された帰
還コンデンサ３２と、ベースと接地点間に接続された発
振周波数設定回路３３と、コレクタと接地点間に接続さ
れた側路コンデンサ３４と、エミッタと接地点間に接続
された負荷抵抗３５及び負荷コンデンサ３６と、発振信
号出力端子３７と、周波数設定電圧供給端子３８と、電
源端子３９とを備え、その他に、ベースと発振周波数設
定回路３３とを結合する第１結合コンデンサ４０と、エ
ミッタと発振信号出力端子３７間に接続された第２結合
コンデンサ４１と、発振周波数設定回路３３と周波数設
定電圧供給端子３８間に接続されたインダクタ４２と、
ベースと電源端子３９間及びベースと接地点間に接続さ
れたベース抵抗４３、４４とを備える。また、発振周波
数設定回路３３は、バラクダダイオード３３Ｃとインダ
クタ３３Ｌの直列回路からなっている。

【０００５】前記構成による既知の電圧制御発振回路
は、次のように動作する。

【０００６】周波数設定電圧供給端子３８に外部から周
波数設定電圧Ｖｔが供給されると、供給された周波数設
定電圧Ｖｔはインダクタ４２を通してバラクダダイオー
ド３３Ｃに印加され、バラクダダイオード３３Ｃの容量
を印加された周波数設定電圧Ｖｔに対応した容量値に設
定する。このとき、発振用トランジスタ３１は、そのベ
ース−エミッタ間に接続された帰還コンデンサ３２によ
り、発振周波数設定回路３３から発振用トランジスタ３
１側を見たときに負性抵抗を示すので、バラクダダイオ
ード３３Ｃの容量値とインダクタ３３Ｌのインダクタン
ス値で決まる直列共振周波数に対応した発振信号が形成
され、この発振信号がエミッタから第２結合コンデンサ
４１を通して発振信号出力端子３７に供給される。この
場合、周波数設定電圧Ｖｔを変化させれば、その変化に
対応してバラクダダイオード３３Ｃの容量値が変化し、
発振信号の周波数も変化するものである。

【０００７】また、図５は、既知の電圧制御発振回路の
構成の他の例を示す回路図である。

【０００８】図５に示されるように、本例の電圧制御発
振回路は、図４に図示された前例の電圧制御発振回路に
加えて、出力トランジスタ４５と、出力トランジスタ４
５のコレクタと発振用トランジスタ３１のエミッタ間に
接続された負荷インダクタ４６と、出力トランジスタ４
５のコレクタと発振信号出力端子３７間に接続された第
３結合コンデンサ４７と、出力トランジスタ４５のベー
スと電源端子３９間及びそのベースと接地点間に接続さ
れたベース抵抗４８、４９と、出力トランジスタ４５の
エミッタと接地点間に接続されたエミッタ抵抗５０が新
たに設けられている。

【０００９】この他に、本例の電圧制御発振回路と前例
の電圧制御発振回路とを比べると、本例の電圧制御発振
回路は、第２結合コンデンサ４１が発振用トランジスタ
３１のエミッタと出力トランジスタ４５のベース間に接
続替えされており、前例の電圧制御発振回路の負荷抵抗
３５が省略されている点が異なっているが、その他の構
成については、本例の電圧制御発振回路と前例の電圧制
御発振回路との間に変わりがない。なお、本例の電圧制
御発振回路において図４に図示された構成要素と同じ構
成要素については同じ符号を付けている。

【００１０】前記構成による電圧制御発振回路は、次の
ように動作する。

【００１１】まず、発振動作について見れば、基本的
に、本例の電圧制御発振回路と前例の電圧制御発振回路
は、同じ発振動作をする。このため、本例の電圧制御発
振回路については、説明が重複するので、その説明を省
略する。また、発振信号の導出形態を見れば、本例の電
圧制御発振回路と前例の電圧制御発振回路とは、異なる
動作になる。すなわち、前例の電圧制御発振回路は、発
振用トランジスタ３１のエミッタに得られた発振信号を
直接発振信号出力端子３７に供給する動作であるのに、
本例の電圧制御発振回路は、発振用トランジスタ３１の
エミッタに得られた発振信号を第２結合コンデンサ４１
を通して出力トランジスタ４５のベースに供給し、出力
トランジスタ４５で増幅した後、そのコレクタから発振
信号出力端子３７に供給するように動作する点で異なっ
ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記２つの既知の電圧
制御発振回路は、発振周波数帯域内の特定の発振周波数
において電圧制御発振回路の発振特性が良好になるよう
に、各部の回路素子の値（定数）を決めるようにしてい
るため、発振周波数が１０数ＧＨｚもある高周波信号で
あり、しかも、発振周波数帯域（周波数設定電圧Ｖｔの
変化による発振周波数範囲）が広い場合、発振周波数帯
域内の全ての発振周波数に対して、発振用トランジスタ
３１が呈する負性抵抗が均一なものにならず、その結
果、その負性抵抗の値が小さくなる発振周波数領域の発
振信号の振幅は、その負性抵抗の値が大きくなる発振周
波数領域の発振信号の振幅に比べて小さくなり、発振周
波数帯域内の各発振周波数の振幅が略均一にならないよ
うになる。

【００１３】本発明は、このような技術的背景に鑑みて
なされたもので、その目的は、発振周波数が高く、か
つ、発振周波数帯域が広い場合に、発振周波数帯域内の
各発振周波数の振幅がほぼ均一になるようにした電圧制
御発振回路を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による電圧制御発振回路は、ベースとエミッ
タ間に帰還コンデンサが接続された発振用トランジスタ
と、ベースと基準電位点間に接続されたバラクダダイオ
ードを含む発振周波数設定回路と、発振用トランジスタ
のコレクタと基準電位点間に接続された側路コンデンサ
とを備え、エミッタから発振信号が導出されるものであ
って、側路コンデンサに容量値が選択可能な付加側路コ
ンデンサを並列接続し、発振周波数に対応して付加側路
コンデンサの容量値が選択される手段を備える。

【００１５】前記手段によれば、発振用トランジスタの
コレクタと基準電位点間に接続された側路コンデンサに
容量値が選択可能な付加側路コンデンサを並列接続し、
発振周波数帯域に応じて付加側路コンデンサの容量値を
選択することにより、側路コンデンサと付加側路コンデ
ンサとの総合容量値を、発振用トランジスタが呈する負
性抵抗が発振周波数帯域内においてほぼ均一な値にして
いるので、発振周波数帯域内における各発振周波数の振
幅をほぼ同じ振幅にすることができる。

【００１６】この場合、前記手段における容量値が選択
可能な付加側路コンデンサは、固定コンデンサとスイッ
チング電圧が供給されるスイッチングダイオードとの直
列接続回路からなるものである。

【００１７】このような構成にすれば、簡単な構成に手
段により、側路コンデンサの容量値と付加側路コンデン
サの容量値との総合容量値になる状態、または、側路コ
ンデンサの容量値だけの状態を選択的に導出させること
が可能になる。

【００１８】また、前記手段における容量値が選択可能
な付加側路コンデンサは、固定コンデンサとスイッチン
グ電圧が供給されるバラクタダイオードとの直列接続回
路からなるものである。

【００１９】このような構成にすれば、簡単な構成に手
段により、側路コンデンサの容量値と実質的にバラクタ
ダイオードへの電圧無印加時の容量値との総合容量値に
なる状態、側路コンデンサの容量値と実質的にバラクタ
ダイオードへの電圧印加時の容量値との総合容量値にな
る状態を選択的に導出させることが可能になる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２１】図１は、本発明による電圧制御発振回路の
第１の実施の形態を示すもので、その要部構成を示す回
路図である。

【００２２】図１に示されるように、第１の実施の形態
に係わる電圧制御発振回路は、ベース、エミッタ、コレ
クタを備える発振用トランジスタ１と、ベース−エミッ
タ間に接続された帰還コンデンサ２と、ベースと接地点
間に接続された発振周波数設定回路３と、コレクタと接
地点間に接続された側路コンデンサ４と、エミッタと接
地点間に接続された負荷抵抗５及び負荷コンデンサ６
と、発振信号出力端子７と、周波数設定電圧供給端子８
と、電源端子９と、ベースと発振周波数設定回路３とを
結合する第１結合コンデンサ１０と、エミッタと発振信
号出力端子７間に接続された第２結合コンデンサ１１
と、発振周波数設定回路３と周波数設定電圧供給端子８
間に接続されたインダクタ１２と、ベースと電源端子９
間及びベースと接地点間に接続されたベース抵抗１３、
１４と、コレクタと接地点間に接続された付加容量回路
１５と、スイッチング電圧供給端子１６と、付加容量回
路１５とスイッチング電圧供給端子１６間に接続された
バッファ抵抗１７とを備えている。また、発振周波数設
定回路３は、バラクダダイオード３Ｃとインダクタ３Ｌ
の直列回路からなり、付加容量回路１５は、スイッチン
グダイオード１５Ｄと固定コンデンサ１５Ｃとの直列回
路からなる。

【００２３】この場合、周波数設定電圧供給端子８に
は、電圧制御発振回路の発振周波数を設定する周波数設
定電圧Ｖｔが供給され、スイッチング電圧供給端子１６
には、第１のスイッチング電圧Ｖｓｗと第２のスイッチ
ング電圧Ｖｓｗからなる２値電圧が供給される。具体的
には、電圧制御発振回路が発振する発振周波数の中の決
められた発振周波数領域の発振周波数の発振信号を発振
する場合に、スイッチングダイオード１５Ｄをスイッチ
オンする第１のスイッチング電圧Ｖｓｗが供給され、そ
の他の発振周波数領域の発振周波数の発振信号を発振す
る場合に、スイッチングダイオード１５Ｄをスイッチオ
フする第２のスイッチング電圧Ｖｓｗが供給される。

【００２４】前記構成を有する第１の実施の形態による
電圧制御発振回路は、次のように動作する。

【００２５】周波数設定電圧供給端子８に外部から周波
数設定電圧Ｖｔが供給されると、供給された周波数設定
電圧Ｖｔはインダクタ１２を通してバラクダダイオード
３Ｃに印加され、バラクダダイオード３Ｃの容量を、印
加した周波数設定電圧Ｖｔに対応した容量値に設定す
る。このとき、発振用トランジスタ１は、そのベース−
エミッタ間に接続された帰還コンデンサ２により、発振
周波数設定回路３から発振用トランジスタ１側を見たと
きに負性抵抗を示すようになるので、この負性抵抗の形
成により、バラクダダイオード３Ｃの容量値とインダク
タ３Ｌのインダクタンス値で決まる直列共振周波数に対
応した発振信号が形成され、この発振信号がエミッタか
ら第２結合コンデンサ１１を通して発振信号出力端子７
に供給される。この場合、発振周波数を変化させるため
に周波数設定電圧Ｖｔを変化させれば、周波数設定電圧
Ｖｔの変化に対応してバラクダダイオード３Ｃの容量値
が変化し、発振用トランジスタ１のエミッタに得られる
発振信号の周波数も変化するようになる。

【００２６】また、第１の実施の形態においては、周波
数設定電圧供給端子８に供給される周波数設定電圧Ｖ
ｔ、具体的には、ある範囲内の周波数設定電圧Ｖｔとそ
れ以外の範囲内の周波数設定電圧Ｖｔにそれぞれ対応す
るように、スイッチング電圧供給端子１６に供給される
スイッチング電圧Ｖｓｗを変化させている。この場合、
スイッチング電圧供給端子１６にスイッチング電圧Ｖｓ
ｗとして第１のスイッチング電圧が供給されると、スイ
ッチングダイオード１５Ｄがスイッチオンされ、側路コ
ンデンサ４に並列に固定コンデンサ１５Ｃが接続され、
発振用トランジスタ１のコレクタに接続される側路容量
値は、側路コンデンサ４の容量値と固定コンデンサ１５
Ｃの容量値との総合容量値になる。一方、スイッチング
電圧供給端子１６にスイッチング電圧Ｖｓｗとして第２
のスイッチング電圧が供給されると、スイッチングダイ
オード１５Ｄがスイッチオフされ、側路コンデンサ４と
固定コンデンサ１５Ｃとはスイッチオフされたスイッチ
ングダイオード１５Ｄにより隔離され、発振用トランジ
スタ１のコレクタに接続される側路容量値は、側路コン
デンサ４の容量値だけになる。

【００２７】このように、第１の実施の形態による電圧
制御発振回路は、発振周波数がある発振周波数領域内に
あるときと、発振周波数がそれ以外の発振周波数領域内
にあるときとで発振用トランジスタ１のコレクタに接続
される側路容量値を変化させるようにしているので、発
振用トランジスタ１が呈する負性抵抗の値が全発振周波
数帯域内に均一なものになり、その結果、全発振周波数
帯域内における発振信号の振幅をほぼ一定にすることが
できる。

【００２８】また、図２は、本発明による電圧制御発振
回路の第２の実施の形態を示すもので、その要部構成を
示す回路図である。

【００２９】図２に示されるように、第２の実施の形態
に係わる電圧制御発振回路は、第１の実施の形態による
電圧制御発振回路と比べると、付加容量回路１５の構成
が異なるだけで、その他の構成には変わりがない。すな
わち、第１の実施の形態による電圧制御発振回路は、付
加容量回路１５がスイッチングダイオード１５Ｄと固定
コンデンサ１５Ｃの直列回路からなっているのに対し、
第２の実施の形態に係わる電圧制御発振回路は、付加容
量回路１５がバラクタダイオード１５Ｂと直流阻止コン
デンサ１５Ｃの直列回路からなっている点だけであっ
て、その他の構成については変わりがない。このため、
第２の実施の形態に係わる電圧制御発振回路の構成につ
いては、図１に示された構成要素と同じ構成要素につい
て同じ符号を付け、これ以上の説明を省略する。

【００３０】また、第２の実施の形態に係わる電圧制御
発振回路の動作は、付加容量回路１５にスイッチング電
圧が供給されたときの機能が若干異なる、すなわち、付
加容量回路１５に第１のスイッチング電圧が供給された
とき、バラクタダイオード１５Ｂが略ゼロバイアス状態
になり、そのときの容量値と側路コンデンサ４の容量値
との総合容量値が発振用トランジスタ１のコレクタに接
続される側路容量値になり、一方、付加容量回路１５に
第２のスイッチング電圧が供給されたとき、バラクタダ
イオード１５Ｂが逆バイアス状態になり、そのときの容
量値と側路コンデンサ４の容量値との総合容量値が発振
用トランジスタ１のコレクタに接続される側路容量値に
なる点が異なるだけで、この点以外は第１の実施の形態
による電圧制御発振回路の動作と同じである。このた
め、第２の実施の形態に係わる電圧制御発振回路の動作
についても、これ以上の説明を省略する。

【００３１】次に、図３は、これらの実施の形態に係わ
る電圧制御発振回路が呈する特性の一例を示す特性図で
ある。

【００３２】図３において、横軸はＧＨｚで表した発振
周波数であり、縦軸は発振信号振幅である。また、特性
曲線ａは発振用トランジスタ１のコレクタに接続される
側路容量値が２ｐＦであるときの特性、特性曲線ｂは同
側路容量値が４ｐＦであるときの特性、特性曲線ｃは同
側路容量値が６ｐＦであるときの特性である。

【００３３】図３に示されるように、発振用トランジス
タ１のコレクタに接続される側路容量値を大きい容量値
に選択した、例えば６ｐＦに選択した場合、発振信号振
幅が大きくなるものの、大きい発振信号振幅を維持する
発振周波数範囲が比較的狭くなる。また、発振用トラン
ジスタ１のコレクタに接続される側路容量値を中間容量
値の選択した、例えば４ｐＦに選択した場合、発振信号
振幅がやや小さくなるものの、比較的大きい発振信号振
幅を維持する発振周波数範囲が前の場合よりも広くな
る。さらに、発振用トランジスタ１のコレクタに接続さ
れる側路容量値を小さい容量値の選択した、例えば２ｐ
Ｆに選択した場合、発振信号振幅がさらに小さくなるも
のの、比較的大きい発振信号振幅を維持する発振周波数
範囲が前の場合よりもかなり広くなる。

【００３４】このように、前記各実施の形態による電圧
制御発振回路において、選択される発振周波数帯域及び
その発振周波数帯域内の発振周波数範囲に応じて、発振
用トランジスタ１のコレクタに接続される側路容量値が
最適な値になるように、付加容量回路１５の構成と、第
１及び第２のスイッチング電圧とを選べば、所定の発振
周波数帯域内の発振信号振幅をほぼ一定にすることがで
きる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、発振用
トランジスタのコレクタと基準電位点間に接続された側
路コンデンサに容量値が選択可能な付加側路コンデンサ
を並列接続し、発振周波数帯域に応じて付加側路コンデ
ンサの容量値を選択することにより、側路コンデンサと
付加側路コンデンサとの総合容量値を、発振用トランジ
スタが呈する負性抵抗が発振周波数帯域内においてほぼ
均一な値にしているので、発振周波数帯域内における各
発振周波数の振幅をほぼ同じ振幅にすることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電圧制御発振回路の第１の実施の
形態を示すもので、その要部構成を示す回路図である。

【図２】本発明による電圧制御発振回路の第２の実施の
形態を示すもので、その要部構成を示す回路図である。

【図３】本発明の実施の形態に係わる電圧制御発振回路
が呈する特性の一例を示す特性図である。

【図４】既知の電圧制御発振回路の構成の一例を示す回
路図である。

【図５】既知の電圧制御発振回路の構成の他の例を示す
回路図である。

【符号の説明】

１発振用トランジスタ２帰還コンデンサ３発振周波数設定回路３Ｃバラクダダイオード３Ｌインダクタ４側路コンデンサ５負荷抵抗６負荷コンデンサ７発振信号出力端子８周波数設定電圧供給端子９電源端子１０第１結合コンデンサ１１第２結合コンデンサ１２インダクタ１３、１４ベース抵抗１５付加容量回路１５Ｄスイッチングダイオード１５Ｃ固定コンデンサ１５Ｂバラクタダイオード１６スイッチング電圧供給端子１７バッファ抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J081 AA03 BB09 BB10 CC10 CC23 DD02 DD26 EE02 EE03 EE18 FF19 FF25 KK03 KK07 KK09 KK22 KK23 LL01 LL08 MM01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースとエミッタ間に帰還コンデンサが
接続された発振用トランジスタと、前記ベースと基準電
位点間に接続されたバラクダダイオードを含む発振周波
数設定回路と、前記発振用トランジスタのコレクタと基
準電位点間に接続された側路コンデンサとを備え、前記
エミッタから発振信号が導出される電圧制御発振回路で
あって、前記側路コンデンサに容量値が選択可能な付加
側路コンデンサを並列接続し、発振周波数に対応して前
記付加側路コンデンサの容量値が選択されることを特徴
とする電圧制御発振回路。
【請求項２】前記容量値が選択可能な付加側路コンデ
ンサは、固定コンデンサとスイッチング電圧が供給され
るスイッチングダイオードとの直列接続回路からなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の電圧制御発振回路。
【請求項３】前記容量値が選択可能な付加側路コンデ
ンサは、固定コンデンサとスイッチング電圧が供給され
るバラクタダイオードとの直列接続回路からなることを
特徴とする請求項１に記載の電圧制御発振回路。