JP2016019131A

JP2016019131A - 電圧制御型発振器

Info

Publication number: JP2016019131A
Application number: JP2014140447A
Authority: JP
Inventors: 甲史郎本宮; Koshiro Motomiya
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2016-02-01

Abstract

【課題】周波数可変特性の直線性が劣化することを防止する。
【解決手段】電圧制御型発振器１は、所定の周波数で振動する振動子５と、振動子５の周波数に応じた発振周波数で発振する発振信号を出力する発振回路６と、印加される電圧に基づいて発振周波数を変化させる可変容量素子３４と、可変容量素子３４に印加される電圧を調整する追加回路４と、を備え、可変容量素子３４には、外部から入力される制御電圧Ｖｃｏｎｔ及び追加回路４から供給される電圧、に基づく電圧が印加される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電圧制御型発振器に関する。

従来、可変容量素子を備え、当該可変容量素子に対して制御電圧を印加することで発振周波数を制御する電圧制御型発振器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図３は、従来の電圧制御型発振器の回路構成図の一例である。図３に示すように、従来の電圧制御型発振器１００は、周波数調整回路２００と、振動子５００と、発振回路６００と、を含んで構成される。振動子５００は、例えば、水晶振動子であって、所定の振動周波数で振動する。発振回路６００は、振動子５００の振動周波数に応じた発振周波数の発振信号を出力する。

周波数調整回路２００は、制御電圧Ｖｃｏｎｔに応じて発振回路６００の発振周波数を変化させる。この周波数調整回路２００は、複数の抵抗２０１，２０２，２０３と、可変容量素子２０４と、キャパシタ２０５と、を含んで構成される。
可変容量素子２０４は、例えば、バリキャップダイオードであり、制御電圧Ｖｃｏｎｔに基づいて容量を変化させることで発振回路６００の発振周波数を変化させる。

特開平１１−１５４８２４号公報

このような従来の電圧制御型発振器１００では、発振回路６００から出力される発振周波数の制御を、可変容量素子２０４に印加する制御電圧Ｖｃｏｎｔの電圧値に基づいて行うため、周波数可変特性は、可変容量素子２０４のＶ−Ｃ特性に強く依存することになる。ここで、可変容量素子２０４のＶ−Ｃ特性は、印加する電圧が低い領域において直線性が劣化することが知られている。制御電圧Ｖｃｏｎｔは、電圧制御型発振器１００が接続されるシステムの仕様に基づいて定められており、例えば０〜５Ｖのように所定の変化範囲の電圧が印加される。制御電圧Ｖｃｏｎｔの変化範囲に、可変容量素子２０４のＶ−Ｃ特性の直線性が悪い領域が含まれていると、電圧制御型発振器１００の周波数可変特性の直線性も劣化してしまう。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、電圧制御発振器における周波数可変特性の直線性を改善することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る電圧制御型発振器は、所定の周波数で振動する振動子と、前記振動子に接続され、前記周波数に応じた発振周波数で発振する発振信号を出力する発振回路と、印加される電圧に基づいて前記発振周波数を変化させる可変容量素子と、前記可変容量素子に印加される電圧を調整する電圧調整部と、を備え、前記可変容量素子には、外部から入力される制御電圧と前記電圧調整部から供給される調整電圧とに基づく電圧が印加されることを特徴とする。

また、前記電圧調整部は、入力された電圧を分圧して前記可変容量素子に印加する分圧抵抗を有することとしてもよい。

また、前記電圧調整部は、分圧された前記電圧を調整して前記可変容量素子に印加する抵抗を更に有することとしてもよい。

また、前記電圧調整部は、前記分圧抵抗に電圧を印加する電源を更に有することとしてもよい。

また、前記電圧調整部は、外部から入力される電圧に基づいて、可変容量素子に印加される電圧を調整することとしてもよい。

また、前記電圧調整部は、可変抵抗と制御部とを更に有し、前記制御部は、前記制御電圧の電圧値に基づいて前記可変抵抗の抵抗値を制御することとしてもよい。

本発明によれば、周波数可変特性の直線性を改善することができる。

本実施形態に係る電圧制御型発振器の回路構成図である。本実施形態に係る電圧制御型発振器の特性を示す図である。従来の電圧制御型発振器の回路構成図の一例である。

［電圧制御型発振器１の構成］
図１は、本実施形態に係る電圧制御型発振器１の回路構成図である。図１（Ａ）に示すように、電圧制御型発振器１は、周波数調整回路２と、振動子５と、発振回路６と、を含んで構成される。
振動子５は、例えば、水晶振動子であって、所定の振動周波数で振動する。発振回路６は、振動子５に接続され、コルピッツ発振回路を形成する。これにより、発振回路６は、振動子５の振動周波数に応じた発振周波数で発振する発振信号を出力する。

周波数調整回路２は、Ｖｃｏｎｔ端子に接続される。Ｖｃｏｎｔ端子には、電圧制御型発振器１が搭載されたシステムにおいて生成された制御電圧Ｖｃｏｎｔが印加される。周波数調整回路２は、Ｖｃｏｎｔ端子に印加された制御電圧Ｖｃｏｎｔに応じて発振回路６の発振周波数を変化させる。この周波数調整回路２は、基本回路３と、追加回路４と、を含んで構成される。

基本回路３は、従来の電圧制御型発振器１００の周波数調整回路２００と略同一であり、複数の抵抗３１，３２，３３と、可変容量素子３４と、キャパシタ３５と、を含んで構成される。
抵抗３１，３２は、制御電圧Ｖｃｏｎｔを分圧する分圧抵抗である。抵抗３３は、可変容量素子３４及びキャパシタ３５に接続され、可変容量素子３４及びキャパシタ３５に所定の電圧を印加する。キャパシタ３５は、入力される電圧の直流成分を除去する。可変容量素子３４は、例えば、バリキャップダイオードであり、印加される電圧に基づいて静電容量を変化させることで、発振回路６の発振周波数を変化させる。

追加回路４は、本発明の電圧調整部に相当し、Ｖｃｏｎｔ端子から可変容量素子３４までの間の任意の位置において基本回路３に接続され、可変容量素子３４に印加される電圧を調整する。追加回路４は、調整電源４１と、複数の抵抗４２，４３，４４と、を含んで構成される。

調整電源４１は、電圧制御型発振器１の内部に設けられた安定化電源（レギュレーター）であり、所定電圧値の電圧を発生させる。抵抗４２，４３は、調整電源４１から発生した電圧を分圧する分圧抵抗である。抵抗４４は、基本回路３における上述の任意の位置に接続され、調整電源４１から発生した電圧を基本回路３に対して供給するブリッジ抵抗である。
追加回路４では、抵抗４２，４３の夫々の抵抗値に基づく分圧比と、抵抗４４の抵抗値とに基づいて、調整電源４１から発生した電圧の電圧値を調整して基本回路３に供給する。これにより、可変容量素子３４に印加される制御電圧Ｖｃｏｎｔの電圧値を、調整電源４１から発生した電圧に基づいて任意の値に調整することができる。

なお、電圧制御型発振器１の内部に設けられた調整電源４１ではなく、図１（Ｂ）に示すように、電圧制御型発振器１の外部から入力された電圧Ｖｉｎを用いて、可変容量素子３４に印加される制御電圧Ｖｃｏｎｔの電圧値を調整することとしてもよい。
図１（Ｂ）に示す構成であっても、電圧Ｖｉｎは、抵抗４２，４３，４４により任意の電圧値に調整されて基本回路３に供給されるため、可変容量素子３４に印加される制御電圧Ｖｃｏｎｔの電圧値を任意の値に調整することができる。

［電圧制御型発振器１の特性］
続いて、本実施形態に係る電圧制御型発振器１の特性について説明する。図２（Ａ）は、制御電圧Ｖｃｏｎｔと可変容量素子３４に印加される印加電圧との関係を示す図であり、図２（Ｂ）は、制御電圧Ｖｃｏｎｔと電圧制御型発振器１の周波数可変特性との関係を示す図であり、図２（Ｃ）は、制御電圧Ｖｃｏｎｔと周波数可変特性の直線性との関係を示す図である。
なお、図２（Ａ）〜（Ｃ）では、追加回路４を設けた場合と、追加回路４を設けない場合とを比較可能に示している。

図２（Ａ）に示すように、追加回路４を設けることで、可変容量素子３４に印加される電圧値が変化していることが確認できる。特に、制御電圧Ｖｃｏｎｔの電圧値が低い領域において、可変容量素子３４に制御電圧Ｖｃｏｎｔの電圧値よりも高い電圧値の電圧が印加されていることが確認できる。同様に、制御電圧Ｖｃｏｎｔの電圧値が高い領域において、可変容量素子３４に制御電圧Ｖｃｏｎｔの電圧値よりも低い電圧値の電圧が印加されていることが確認できる。

また、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すように、追加回路４を設けることで、制御電圧Ｖｃｏｎｔの電圧値が低い領域及び高い領域の双方において、周波数可変特性及びその直線性が改善されていることが確認できる。

一例として、図２（Ａ）に示すように、制御電圧Ｖｃｏｎｔの電圧値が約０Ｖであっても、可変容量素子３４には約０．４Ｖの電圧値が印加されていることが確認できる。その結果、図２（Ｃ）に示すように、制御電圧Ｖｃｏｎｔの電圧値が低い領域（約０Ｖ）において、周波数可変特性の直線性が、約３％から約１．５％に改善していることが確認できる。

［本実施形態の効果］
以上、本実施形態によれば、電圧制御型発振器１は、追加回路４を設け、可変容量素子３４に印加される電圧を任意の値でオフセットする構成としたため、制御電圧Ｖｃｏｎｔの電圧値が可変容量素子３４の特性に適していない場合であっても、可変容量素子３４の特性に適した電圧値に調整することができる。これにより、発振回路６から発信する発振周波数の周波数制御を精密に行うことができ、好適である。

＜変形例＞
上記の実施形態における追加回路４は、分圧抵抗としての抵抗４２，４３と、ブリッジ抵抗としての抵抗４４とを有していたが、これらの抵抗のうちの少なくともいずれかが可変抵抗であってもよい。この場合、追加回路４は、抵抗４２，４３，４４に代えて、調整電源４１と基本回路３との間に設けられた一の可変抵抗を有してもよい。

また、電圧制御型発振器１は、制御電圧Ｖｃｏｎｔの変化範囲に基づいて上記の可変抵抗の抵抗値を変化させるＣＰＵ等の制御回路を有してもよい。具体的には、ＣＰＵは、制御電圧Ｖｃｏｎｔの変化範囲を示す情報を取得し、追加回路４が、制御電圧Ｖｃｏｎｔの変化範囲に基づく最適な電圧を出力するように、可変抵抗の抵抗値を調整する。より具体的には、ＣＰＵは、可変容量素子３４に印加される電圧が、可変容量素子３４のＶ−Ｃ特性の直線性が所定レベルよりも良好な電圧範囲に含まれるように、可変抵抗の抵抗値を調整する。このようにすることで、制御電圧Ｖｃｏｎｔの変化範囲によらず、周波数可変特性の直線性を改善することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

例えば、上記実施形態では、調整電源４１から発生した電圧（又は電圧Ｖｉｎ）の電圧値を抵抗４２，４３，４４により調整し、基本回路３に供給することとしている。この点、電圧値の調整方法は任意であり、抵抗４２，４３，４４以外の他の構成により実現することとしてもよい。

１・・・電圧制御型発振器、２・・・周波数調整回路、３・・・基本回路、３１，３２，３３・・・抵抗、３４・・・可変容量素子、３５・・・キャパシタ、４・・・追加回路、４１・・・調整電源、４２，４３，４４・・・抵抗、５・・・振動子、６・・・発振回路

Claims

所定の周波数で振動する振動子と、
前記振動子に接続され、前記周波数に応じた発振周波数で発振する発振信号を出力する発振回路と、
印加される電圧に基づいて前記発振周波数を変化させる可変容量素子と、
前記可変容量素子に印加される電圧を調整する電圧調整部と、
を備え、
前記可変容量素子には、外部から入力される制御電圧と前記電圧調整部から供給される調整電圧とに基づく電圧が印加される、
電圧制御型発振器。
前記電圧調整部は、入力された電圧を分圧して前記可変容量素子に印加する分圧抵抗を有する、
請求項１に記載の電圧制御型発振器。
前記電圧調整部は、分圧された前記電圧を調整して前記可変容量素子に印加する抵抗を更に有する、
請求項２に記載の電圧制御型発振器。
前記電圧調整部は、前記分圧抵抗に電圧を印加する電源を更に有する、
請求項２又は３に記載の電圧制御型発振器。
前記電圧調整部は、外部から入力される電圧に基づいて、可変容量素子に印加される電圧を調整する、
請求項１から３のいずれかに記載の電圧制御型発振器。
前記電圧調整部は、可変抵抗と制御部とを更に有し、
前記制御部は、前記制御電圧の電圧値に基づいて前記可変抵抗の抵抗値を制御する、
請求項１から５のいずれかに記載の電圧制御型発振器。