JP2019062341A - Oscillation circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は中心周波数から外れた周波数の揺らぎを抑圧した発振回路に関する。 The present invention relates to an oscillation circuit which suppresses fluctuation of a frequency deviated from a center frequency.
図5に従来の発振回路(特許文献1)を示し、図6にその概略ブロック図を示す。この発振回路は、トランジスタQ2、キャパシタC11〜C16、抵抗R11〜R14、可変容量ダイオードD1、共振器X3、及びコイルL1によりコルピッツ型の発振器100として構成されている。また、トランジスタQ3,Q4、抵抗R15〜R18、及びベースバンドチョークコイルBFCによりカレントミラー構成の直流バイアス源110が構成されている。さらに、高周波チョークコイルRFC及びキャパシタC17によりローパスフィルタ120が構成されている。140は加算器であり、ローパスフィルタ120の出力信号を負帰還信号として直流バイアス源110の出力電圧から減算する。この加算器140はトランジスタQ2のベース接続点が相当する。150は周波数制御電圧Vtが印加する制御端子、160は発振器100の発振信号Voutの出力端子である。
FIG. 5 shows a conventional oscillation circuit (Patent Document 1), and FIG. 6 shows a schematic block diagram thereof. This oscillation circuit is configured as a
この発振回路は、トランジスタQ2のコレクタ側に残留している1/f雑音等の低周波雑音成分をローパスフィルタ120により取り出し、直流バイアス源110に負帰還することで、発振器100から出力する発振信号Voutの位相雑音を抑圧することを狙っている。
In this oscillation circuit, low frequency noise components such as 1 / f noise remaining on the collector side of the transistor Q2 are extracted by the
この発振回路では、トランジスタQ2とコイルRFCとの間のノードN1には、図7(a)に示すように、1/f雑音と中心周波数foに折り返された1/f雑音が共存している。これらの雑音のうちの低周波成分である1/f雑音は、キャパシタC17とコイルRFCによるローパスフィルタ120によって、コイルRFCとBFCの共通接続点ノードのN2に取り出され、図7(b)に示すような雑音特性となる。そして、低周波成分に対して高インピーダンスとして働くコイルBFCによって直流バイアス源110に負帰還されることで、1/f雑音が抑圧される。
In this oscillation circuit, as shown in FIG. 7A, 1 / f noise and 1 / f noise folded back to the center frequency fo coexist at the node N1 between the transistor Q2 and the coil RFC. . The
しかし、このようにして抑圧される1/f雑音は、アップコンバージョンされずに残留した雑音であり、図7(a)に示すようにアップコンバージョンされて中心周波数foの近傍に折り返された雑音に対しては抑圧効果は無く、出力端子160に出力される発振信号Voutの周波数の揺らぎを安定的に抑圧することは難しい。
However, 1 / f noise that is suppressed in this way is noise that remains without being up-converted, and as shown in FIG. 7A, it is up-converted to noise that is folded back near the center frequency fo. On the other hand, there is no suppression effect, and it is difficult to stably suppress the fluctuation of the frequency of the oscillation signal Vout output to the
また、この発振回路は、トランジスタQ2を用いた発振部の1/f雑音しか抑圧することができない。つまり、発振回路に一般的に含まれるバッファ増幅器やロジック回路用基準クロックに利用するための矩形波変換器などによって、発振部以降で重畳する1/f雑音等による周波数の揺らぎについては、考慮が払われていない。 Also, this oscillation circuit can suppress only 1 / f noise of the oscillating portion using the transistor Q2. That is, due to buffer amplifiers generally included in the oscillation circuit and a rectangular wave converter for use as a reference clock for logic circuits, consideration is given to frequency fluctuations due to 1 / f noise and the like superimposed in the oscillation section and thereafter. Not paid.
本発明の目的は、出力される発振信号の周波数の揺らぎを安定的に抑圧し、また発振部以降で重畳する1/f雑音等による周波数の揺らぎについても安定的に抑圧した発振回路を提供することである。 An object of the present invention is to provide an oscillation circuit which stably suppresses the fluctuation of the frequency of the oscillation signal to be output, and stably suppresses the fluctuation of the frequency due to 1 / f noise and the like superimposed in the oscillation unit and thereafter. It is.
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、発振周波数を調整できる端子をもつ発振器と、該発振器の発振信号の周波数を電圧に変換する周波数電圧変換器と、該周波数電圧変換器の出力電圧から前記発振器の中心周波数から外れた周波数の揺らぎの電圧成分を取り出すハイパスフィルタと、前記発振器の前記中心周波数を決める直流バイアス電圧を出力する直流バイアス源と、該直流バイアス源から出力する前記直流バイアス電圧に前記ハイパスフィルタから出力する前記電圧成分を負帰還電圧として加算する加算器とを備え、前記加算器の出力電圧を前記発振器の発振周波数を調整できる前記端子に印加することを特徴とする。
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載の発振回路において、前記発振器は、前記発振信号を出力する発振部と、該発振部で発生した前記発振信号を増幅する増幅器及び/又は前記発振信号の波形を別波形に変換する波形変換器とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the oscillation circuit according to the first aspect, the oscillator includes: an oscillation unit that outputs the oscillation signal; an amplifier that amplifies the oscillation signal generated by the oscillation unit; and / or the oscillation And a waveform converter for converting the waveform of the signal into another waveform.
本発明によれば、周波数電圧変換器とハイパスフィルタによって、発振器の発振信号の中心周波数から外れた周波数の揺らぎの電圧成分を取り出して発振器の周波数を制御する負帰還信号とするので、中心周波数から外れた周波数の揺らぎを抑圧できる。また、発振器を構成する発振部の後段にバッファ増幅器や波形変換器が接続される場合は、それらバッファ増幅器や波形変換器から出力する発振信号を周波数電圧変換器に入力させるので、発振部の後段のバッファ増幅器や波形変換器で重畳する1/f雑音等により生じる周波数の揺らぎも安定的に抑圧することができる。 According to the present invention, the frequency voltage converter and the high pass filter take out the voltage component of the fluctuation of the frequency deviated from the center frequency of the oscillation signal of the oscillator and use it as a negative feedback signal to control the frequency of the oscillator. It is possible to suppress the fluctuation of the outlier frequency. Further, when a buffer amplifier or waveform converter is connected to the subsequent stage of the oscillating unit constituting the oscillator, the oscillation signal output from the buffer amplifier or waveform converter is input to the frequency voltage converter, so that the subsequent stage of the oscillating unit It is possible to stably suppress the fluctuation of the frequency caused by 1 / f noise and the like superimposed by the buffer amplifier and the waveform converter.
<第1実施例>
図1に本発明の第1実施例の発振回路を示す。本実施例の発振回路は、発振周波数を調整できる端子をもつ発振器10と、発振器10の発振信号Voutの周波数を電圧に変換する周波数電圧変換器20と、周波数電圧変換器20の出力電圧から発振器10の中心周波数から外れた周波数の揺らぎの電圧成分を取り出すハイパスフィルタ30と、発振器10の中心周波数を決める直流バイアス電圧を出力する直流バイアス源40と、直流バイアス源40から出力する直流バイアス電圧にハイパスフィルタ30から出力する電圧成分を負帰還電圧として加算する加算器50とを備え、加算器50の出力電圧が発振器10の発振周波数を調整できる端子に印加するように構成されている。
First Embodiment
FIG. 1 shows an oscillator circuit according to a first embodiment of the present invention. The oscillation circuit of this embodiment includes an
周波数電圧変換回路20からは、発振器10から出力端子60に出力する発振信号Voutの周波数に比例した大きさの電圧が出力し、発振信号Voutの周波数に雑音成分が含まれると周波数電圧変換回路20の出力電圧に揺らぎが発生する。そして、その揺らぎのうちの発振器10の中心周波数から外れた周波数の揺らぎの電圧成分がハイパスフィルタ30によって取り出される。これにより、発振器10の中心周波数近傍の1/f雑音の折返し成分等の雑音成分による周波数揺らぎ成分をハイパスフィルタ30によって取り出すことができる。このハイパスフィルタ30のカットオフ周波数は、除去すべき雑音周波数によって設定されるが、例えば発振器20の発振信号の中心周波数から1kHz以上はなれた雑音成分を抑圧する場合は、そのカットオフ周波数は1kHzよりも低く設定する。このようにして、ハイパスフィルタ30から取り出された周波数の揺らぎの電圧成分は、直流バイアス源40から出力するバイアス電圧に負帰還成分として加算器50において加算(実際は減算)される。以上から、中心周波数近傍の周波数の揺らぎ成分が減少するように発振器の発振周波数が制御されるので、発振周波数の揺らぎが抑圧される。なお、直流成分を含む揺らぎの低周波成分は取り出されないので、発振器10の発振信号の中心周波数は変化しない。
The frequency
<第2実施例>
図2に直流バイアス源40と発振器10を具体化した第2実施例の発振回路を示す。ここでは、直流バイアス源40が直流電圧源41によって構成されている。また、発振器10は発振部11とバッファ増幅器12によって構成されている。発振部11は、CMOSインバータINV1、水晶振動子X1、抵抗R1、及びキャパシタC1,C2によってコルピッツ発振型として構成されている。そして、加算器50の出力電圧は、発振部11のインバータINV1の電源端子に印加されている。
Second Embodiment
FIG. 2 shows an oscillation circuit of the second embodiment in which the
本実施例によれば、発振部11はインバータINV1の電源電圧によって発振周波数が調整されるので、そこに加算器50の出力電圧を印加することで、発振周波数が調整される。また、発振器10に含まれるバッファ増幅器12の出力側から取り出した発振信号Voutを周波数電圧変換器20に入力させているので、発振部11のみならずバッファ増幅器12において発生する1/f雑音等による周波数の揺らぎについても抑圧することができる。
According to the present embodiment, the oscillation frequency is adjusted by the power supply voltage of the inverter INV1 in the
<第3実施例>
図3に直流バイアス源40と発振器10を具体化した第3実施例の発振回路を示す。ここでは、直流バイアス源40を直流電圧源41によって構成している。また、発振器10を発振部13と、発振部13で発振されたサイン波を矩形波に変換する波形変換器14とによって構成している。発振部13は、NPNトランジスタQ1、水晶振動子X2、抵抗R2,R3、及びキャパシタC3,C4よってコルピッツ発振型として構成されている。
Third Embodiment
FIG. 3 shows an oscillation circuit of a third embodiment in which the
本実施例では、発振部11のトランジスタQ1のベースバイアス電圧が加算器50の出力電圧によって調整されることで、発振部13の発振周波数が調整される。また、発振器10に含まれる波形変換器14の出力側から取り出した発振信号Voutを周波数電圧変換器20に入力しているので、波形変換器14において発生する1/f雑音等による周波数の揺らぎについても抑圧することができる。
In the present embodiment, the base bias voltage of the transistor Q1 of the oscillating
<第4実施例>
図4に直流バイアス源40とハイパスフィルタ30と加算器50と発振器10を具体化した第4実施例の発振回路を示す。ここでは、直流バイアス源40を直流電圧源41によって構成している。また、ハイパスフィルタ30をキャパシタC5で構成している。また、加算器50をオペアンプOP1と帰還抵抗R3により構成している。さらに、発振器10を図2で説明した実施例と同様に発振部11とバッファ増幅器12によって構成している。なお、発振器10には発振部11とバッファ増幅器12の間に、図3で説明した実施例の波形変換器14を含ませることもできる。
Fourth Embodiment
FIG. 4 shows an oscillation circuit of a fourth embodiment in which the
10:発振器、11:発振部、12:バッファ増幅器、13:発振部、14:波形変換器
20:周波数電圧変換器
30:ハイパスフィルタ
40,41:直流バイアス源
50:加算器
60:出力端子
10: oscillator, 11: oscillator, 12: buffer amplifier, 13: oscillator, 14: waveform converter 20: frequency voltage converter 30:
Claims (2)
前記発振器は、前記発振信号を出力する発振部と、該発振部で発生した前記発振信号を増幅する増幅器及び/又は前記発振信号の波形を別波形に変換する波形変換器とを備えることを特徴とする発振回路。 In the oscillation circuit according to claim 1,
The oscillator is characterized by comprising: an oscillating unit that outputs the oscillating signal; an amplifier that amplifies the oscillating signal generated by the oscillating unit; and / or a waveform converter that converts a waveform of the oscillating signal into another waveform. Oscillator circuit.
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