JP2526278B2 - 電圧制御発振器 - Google Patents
電圧制御発振器Info
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- JP2526278B2 JP2526278B2 JP63290386A JP29038688A JP2526278B2 JP 2526278 B2 JP2526278 B2 JP 2526278B2 JP 63290386 A JP63290386 A JP 63290386A JP 29038688 A JP29038688 A JP 29038688A JP 2526278 B2 JP2526278 B2 JP 2526278B2
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- Japan
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- voltage
- controlled oscillator
- bipolar
- voltage controlled
- transistor
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/26—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
- H03K3/28—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
- H03K3/281—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
- H03K3/282—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator astable
- H03K3/2821—Emitters connected to one another by using a capacitor
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/01—Details
- H03K3/011—Modifications of generator to compensate for variations in physical values, e.g. voltage, temperature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、高温安定性と広い範囲の電圧及び周波数の
直線的相関性を有する電圧制御発振器に関する。
直線的相関性を有する電圧制御発振器に関する。
B.従来技術 ディスク記憶システムでは、記憶されているデータ情
報を表わす読出し信号のディスク・コントローラによる
サンプリングを行なうのに、ディスクから伝えられたデ
ータ・パルスにコントローラのクロックを同期させる必
要がある。従来のディスク記憶サブシステムでは、周波
数を連続的に調節するために、電圧制御発振器（VCO）
を使ってこの同期を達成している。正確な同期を絶えず
実現するには、広い温度範囲にわたって、設定電圧にお
ける発振器の周波数が安定していなければならない。さ
らに、コントローラのサンプリング能力を改善するに
は、電圧対周波数の直線的相関関係の範囲が広い電圧制
御発振器を得ることが望ましい。
報を表わす読出し信号のディスク・コントローラによる
サンプリングを行なうのに、ディスクから伝えられたデ
ータ・パルスにコントローラのクロックを同期させる必
要がある。従来のディスク記憶サブシステムでは、周波
数を連続的に調節するために、電圧制御発振器（VCO）
を使ってこの同期を達成している。正確な同期を絶えず
実現するには、広い温度範囲にわたって、設定電圧にお
ける発振器の周波数が安定していなければならない。さ
らに、コントローラのサンプリング能力を改善するに
は、電圧対周波数の直線的相関関係の範囲が広い電圧制
御発振器を得ることが望ましい。
また一方、データ・バンディング及び一定のデータ密
度記録により記憶デバイス容量を増大させる最近の産業
界の趨勢も、周波数対電圧関係の直線性範囲が広い発振
器を要求している（Electronic Design.1986年11月13
日、141ないし144ページに所載の「定密度記録が、新式
チップで活気づく（Constant−Density Recording Come
s Alive With New Chips）」を参照のこと）。
度記録により記憶デバイス容量を増大させる最近の産業
界の趨勢も、周波数対電圧関係の直線性範囲が広い発振
器を要求している（Electronic Design.1986年11月13
日、141ないし144ページに所載の「定密度記録が、新式
チップで活気づく（Constant−Density Recording Come
s Alive With New Chips）」を参照のこと）。
ただし、半導体デバイスの周波数対電圧関係及び温度
感受性は、その構成要素の特性により左右される。半導
体要素の周波数対電圧関係は指数法則及び二乗法則に従
うものであり、かつ半導体要素は温度変化に敏感なの
で、その結果、現在入手可能な半導体電圧制御発振器
は、周波数対電圧の直線的関係の範囲が狭く、その動作
温度に強い依存性を有する。
感受性は、その構成要素の特性により左右される。半導
体要素の周波数対電圧関係は指数法則及び二乗法則に従
うものであり、かつ半導体要素は温度変化に敏感なの
で、その結果、現在入手可能な半導体電圧制御発振器
は、周波数対電圧の直線的関係の範囲が狭く、その動作
温度に強い依存性を有する。
ディスク記憶装置の現在の製造工程では、電圧制御発
振器をレーザ・トリミングして、その直線的周波数／電
圧領域の中点をシステムの中心動作周波数と一致させる
ことにより、電圧制御発振器の上記所望の機能を得てい
る。ただし、電圧制御発振器をレーザ・トリミングする
のは、費用のかさむ方法である。
振器をレーザ・トリミングして、その直線的周波数／電
圧領域の中点をシステムの中心動作周波数と一致させる
ことにより、電圧制御発振器の上記所望の機能を得てい
る。ただし、電圧制御発振器をレーザ・トリミングする
のは、費用のかさむ方法である。
C.発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は高い温度安定性を有する電圧制御発振
器を提供することにある。
器を提供することにある。
本発明他の目的は広い周波数範囲にわたって、電圧対
周波数関係が直線性を維持しているような電圧制御発振
器を提供することにある。
周波数関係が直線性を維持しているような電圧制御発振
器を提供することにある。
D.問題点を解決するための手段 本発明は高い温度安定性を有する電圧制御発振器であ
る。発振器は、マルチバイブレータをスイッチングする
バイポーラ型手段と、上記バイポーラ型手段に結合して
いて、上記バイポーラ型手段の温度変動を補正するFET
型電流源から構成されている。本発明による電圧制御発
振器は、さらに、上記バイポーラ型電流源に結合してい
てその電流を調節する抵抗性負荷も含んでいる。
る。発振器は、マルチバイブレータをスイッチングする
バイポーラ型手段と、上記バイポーラ型手段に結合して
いて、上記バイポーラ型手段の温度変動を補正するFET
型電流源から構成されている。本発明による電圧制御発
振器は、さらに、上記バイポーラ型電流源に結合してい
てその電流を調節する抵抗性負荷も含んでいる。
もう１つの態様では、本発明は、温度安定で電圧制御
可能な発振信号を発生させる方法である。本方法は、バ
イポーラ手段でマルチバイブレータをスイッチする措置
と、FET電流源でバイポーラ手段の温度変動を補正する
措置から成る。
可能な発振信号を発生させる方法である。本方法は、バ
イポーラ手段でマルチバイブレータをスイッチする措置
と、FET電流源でバイポーラ手段の温度変動を補正する
措置から成る。
E.実施例 図には、本発明の好ましい実施例による電圧制御発振
器（VCO）の概略図が示されている。合成キャパシタン
スがＣとなるように、接続点ＡとＢの間にコンデンサC
1bとC1aを並列に接続する。当業者に理解されるよう
に、チップ上の金属酸化膜半導体（MOS）コンデンサと
してこれら２個のコンデンサを実現することができ、ま
た１個またはそれ以上のコンデンサによって置き換えて
両接続点間に所望のキャパシタンスＣを実現することが
できる。
器（VCO）の概略図が示されている。合成キャパシタン
スがＣとなるように、接続点ＡとＢの間にコンデンサC
1bとC1aを並列に接続する。当業者に理解されるよう
に、チップ上の金属酸化膜半導体（MOS）コンデンサと
してこれら２個のコンデンサを実現することができ、ま
た１個またはそれ以上のコンデンサによって置き換えて
両接続点間に所望のキャパシタンスＣを実現することが
できる。
コンデンサ対C1b及びC1aの各々の側でｎチャネルFE
T、T11及びT12が入力電圧V1nによりバイアスされて飽和
し、コンデンサに絶えず電流を流す電流源となる。ま
た、コンデンサ対の各側面には、それぞれバイポーラ型
トランジスタQ9及びQ10のエミッタが接続され、これが
コンデンサに充電電流を供給する。
T、T11及びT12が入力電圧V1nによりバイアスされて飽和
し、コンデンサに絶えず電流を流す電流源となる。ま
た、コンデンサ対の各側面には、それぞれバイポーラ型
トランジスタQ9及びQ10のエミッタが接続され、これが
コンデンサに充電電流を供給する。
トランジスタQ9のコレクタには、１個または２以上の
バイポーラ型ダイオードQ1及びQ2と直列接続された抵抗
R4からそれぞれが構成される１個またはそれ以上の回線
網が、接続されている。同様に、トランジスタQ10のコ
レクタには、抵抗R5と１個またはそれ以上とバイポーラ
型ダイオード、Q3及びQ4との１個またはそれ以上の直列
結合が接続されている。
バイポーラ型ダイオードQ1及びQ2と直列接続された抵抗
R4からそれぞれが構成される１個またはそれ以上の回線
網が、接続されている。同様に、トランジスタQ10のコ
レクタには、抵抗R5と１個またはそれ以上とバイポーラ
型ダイオード、Q3及びQ4との１個またはそれ以上の直列
結合が接続されている。
バイポーラ型トランジスタQ9がオンであり、バイポー
ラ型トランジスタQ10がオフであるとまず仮定すること
により、回路の動作を説明することができる。バイポー
ラ型トランジスタQ9のコレクタが接続される接続点Ｃ
が、２個のバイポーラ型ダイオード（Q1及びQ2）の電圧
及びVDDからの電圧降下I4R4に等しい電圧にクランプさ
れる。ただし、I4は抵抗R4を通過して流れる電流であ
る。
ラ型トランジスタQ10がオフであるとまず仮定すること
により、回路の動作を説明することができる。バイポー
ラ型トランジスタQ9のコレクタが接続される接続点Ｃ
が、２個のバイポーラ型ダイオード（Q1及びQ2）の電圧
及びVDDからの電圧降下I4R4に等しい電圧にクランプさ
れる。ただし、I4は抵抗R4を通過して流れる電流であ
る。
バイポーラ型トランジスタQ9を通過する電流は、FE
T、T11の放電電流よりも大きい。したがって、この電流
は、コンデンサ対C1a及びC1bを充電し、接続点Ａの電圧
を上げる。ただし、この充電電流は、レジスタR4により
調節される。接続点ＤとトランジスタQ10のベースの間
に、低しきい値のFET、T1が設けられていて、接続点Ｄ
の電圧の変動をクランプする。同様に、接続点Ｃとトラ
ンジスタQ9のベースの間に、低しきい値のFET、T2が設
けられていて、接続点Ｃの電圧の変動をクランプする。
これらの低しきい値のFETにより電圧をクランプする
と、電圧制御発振器の出力であるＣとＤの間の電圧のス
イッチング速度が改善される。
T、T11の放電電流よりも大きい。したがって、この電流
は、コンデンサ対C1a及びC1bを充電し、接続点Ａの電圧
を上げる。ただし、この充電電流は、レジスタR4により
調節される。接続点ＤとトランジスタQ10のベースの間
に、低しきい値のFET、T1が設けられていて、接続点Ｄ
の電圧の変動をクランプする。同様に、接続点Ｃとトラ
ンジスタQ9のベースの間に、低しきい値のFET、T2が設
けられていて、接続点Ｃの電圧の変動をクランプする。
これらの低しきい値のFETにより電圧をクランプする
と、電圧制御発振器の出力であるＣとＤの間の電圧のス
イッチング速度が改善される。
FET、T1及びT2のしきい値が低い場合、トランジスタQ
9のベースとFET、T2の片方の端子が接続されている接続
点Ｄは、接続点Ｃと同じ電圧にFET、T2間の電圧降下を
加えたものにクランプされる。飽和状態にあるFETの電
流方程式により、FET、T2両端間の電圧降下を計算でき
る。
9のベースとFET、T2の片方の端子が接続されている接続
点Ｄは、接続点Ｃと同じ電圧にFET、T2間の電圧降下を
加えたものにクランプされる。飽和状態にあるFETの電
流方程式により、FET、T2両端間の電圧降下を計算でき
る。
ダイオードQ1及びQ2が、抵抗R4を通過する電流を調節
する。同様に、ダイオードQ3及びQ4が、抵抗R5を通過す
る電流を調節する。電流源Q9及びQ10の各々により与え
られる充電電流は、それぞれR4及びR5を通過しているの
で、オームの法則に従う。つまり、電流対電圧関係の指
数法則及び二乗法則の依存性をオームの法則の依存性に
置き換えることにより、電圧制御発振器の広い直線性周
波数範囲が達成される。
する。同様に、ダイオードQ3及びQ4が、抵抗R5を通過す
る電流を調節する。電流源Q9及びQ10の各々により与え
られる充電電流は、それぞれR4及びR5を通過しているの
で、オームの法則に従う。つまり、電流対電圧関係の指
数法則及び二乗法則の依存性をオームの法則の依存性に
置き換えることにより、電圧制御発振器の広い直線性周
波数範囲が達成される。
接続点Ｄにおける電圧からトランジスタQ9のベース・
エミッタ電圧降下Vbeを引いたものに向けて接続点Ａに
おける電圧が上昇し、T12により放電されるコンデンサ
対の接続点Ｂにおける電圧は接地電位に向けて降下して
行く。接続点Ｂにおける電圧が接続点Ｃの下のベース・
エミッタ電圧（Vbe）降下以下に降下すると、Q10はオン
になり、Q9はオフになる。図中のＸ−Ｘ線について電圧
制御発振器回路は対称なので、このトグル動作が繰り返
される。
エミッタ電圧降下Vbeを引いたものに向けて接続点Ａに
おける電圧が上昇し、T12により放電されるコンデンサ
対の接続点Ｂにおける電圧は接地電位に向けて降下して
行く。接続点Ｂにおける電圧が接続点Ｃの下のベース・
エミッタ電圧（Vbe）降下以下に降下すると、Q10はオン
になり、Q9はオフになる。図中のＸ−Ｘ線について電圧
制御発振器回路は対称なので、このトグル動作が繰り返
される。
負荷T5、T6、T7、T8を使って、発振器の動作電圧点を
確定する。
確定する。
動作温度が上がると、バイポーラ型とトランジスタQ9
及びQ10のスイッチング速度が増加する。ところが、動
作温度の同じ上昇が、コンデンサからの電流が流れるFE
T、T11及びT12を遅くさせ、したがってスイッチング速
度を遅くさせる。つまり、何らかの温度変化があった場
合、FET電流源T11及びT12による放電速度が対応して反
対方向に変化するので、バイポーラ型トランジスタQ9及
びQ10による速度変化が相殺される。したがって、FETと
バイポーラ型デバイスの温度敏感性係数は互いに補い合
っている。
及びQ10のスイッチング速度が増加する。ところが、動
作温度の同じ上昇が、コンデンサからの電流が流れるFE
T、T11及びT12を遅くさせ、したがってスイッチング速
度を遅くさせる。つまり、何らかの温度変化があった場
合、FET電流源T11及びT12による放電速度が対応して反
対方向に変化するので、バイポーラ型トランジスタQ9及
びQ10による速度変化が相殺される。したがって、FETと
バイポーラ型デバイスの温度敏感性係数は互いに補い合
っている。
特定の半導体デバイス型を用いて回路を実現したが、
同じ特性を有するその他のデバイスを使用できること
が、当業者には理解されよう。たとえば、回路の他の部
分に相応する変更を施せば、ｐチャネルFETをｎチャネ
ルFETに置き換えることができる。
同じ特性を有するその他のデバイスを使用できること
が、当業者には理解されよう。たとえば、回路の他の部
分に相応する変更を施せば、ｐチャネルFETをｎチャネ
ルFETに置き換えることができる。
図面は本発明による電圧制御発振器の一実施例の構成を
示す回路図である。
示す回路図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−126147（ＪＰ，Ａ) 特公 昭43−20845（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- 【請求項１】一対のスイッチング・バイポーラ・トラン
ジスタと、前記一対のバイポーラ・トランジスタの間に
接続されたコンデンサと、前記バイポーラ・トランジス
タと前記コンデンサの接続点に接続され、前記バイポー
ラ・トランジスタと直列構成され、前記バイポーラ・ト
ランジスタの温度による変動を補償するように電流を調
整する一対の温度補償用のFETトランジスタと、該FETト
ランジスタのゲートに接続される周波数制御入力電圧端
子と、を有することを特徴とする電圧制御発振器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US123024 | 1987-11-19 | ||
| US07/123,024 US4812784A (en) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | Temperature stable voltage controlled oscillator with super linear wide frequency range |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01161910A JPH01161910A (ja) | 1989-06-26 |
| JP2526278B2 true JP2526278B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=22406294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63290386A Expired - Lifetime JP2526278B2 (ja) | 1987-11-19 | 1988-11-18 | 電圧制御発振器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4812784A (ja) |
| EP (1) | EP0317150B1 (ja) |
| JP (1) | JP2526278B2 (ja) |
| DE (1) | DE3888100T2 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5359727A (en) * | 1987-04-27 | 1994-10-25 | Hitachi, Ltd. | Clock generator using PLL and information processing system using the clock generator |
| DE3923823A1 (de) * | 1989-07-19 | 1991-01-31 | Philips Patentverwaltung | Temperatur- und versorgungsspannungsunabhaengige emittergekoppelte multivibratorschaltung |
| US5153534A (en) * | 1991-10-10 | 1992-10-06 | Samsung Semiconductor, Inc. | High frequency VCO circuit |
| US5604466A (en) * | 1992-12-08 | 1997-02-18 | International Business Machines Corporation | On-chip voltage controlled oscillator |
| US5434545A (en) * | 1994-10-21 | 1995-07-18 | Cyrix Corporation | Fully differential voltage controlled oscillator |
| US5477193A (en) * | 1994-10-21 | 1995-12-19 | Cyrix Corporation | Current source loop filter with automatic gain control |
| FI102228B1 (fi) * | 1997-01-16 | 1998-10-30 | Nokia Mobile Phones Ltd | Oskillaattorin tehonkulutuksen minimointi |
| US6157270A (en) * | 1998-12-28 | 2000-12-05 | Exar Corporation | Programmable highly temperature and supply independent oscillator |
| US6377129B1 (en) * | 1999-04-30 | 2002-04-23 | Conexant Systems, Inc. | Programmable relaxation oscillator |
| US7196591B2 (en) * | 2003-08-06 | 2007-03-27 | Synergy Microwave Corporation | Tunable frequency, low phase noise and low thermal drift oscillator |
| US7292113B2 (en) * | 2003-09-09 | 2007-11-06 | Synergy Microwave Corporation | Multi-octave band tunable coupled-resonator oscillator |
| US7088189B2 (en) * | 2003-09-09 | 2006-08-08 | Synergy Microwave Corporation | Integrated low noise microwave wideband push-push VCO |
| EP1542354B1 (en) * | 2003-12-09 | 2021-02-03 | Synergy Microwave Corporation | Integrated ultra low noise microwave wideband push-push vco |
| US7262670B2 (en) * | 2003-12-09 | 2007-08-28 | Synergy Microwave Corporation | Low thermal drift, tunable frequency voltage controlled oscillator |
| EP1589655B1 (en) * | 2004-04-21 | 2019-08-21 | Synergy Microwave Corporation | Wideband voltage controlled oscillator employing evanescent mode coupled-resonators |
| CA2515982C (en) * | 2004-08-16 | 2008-07-22 | Synergy Microwave Corporation | Low noise, hybrid tuned wideband voltage controlled oscillator |
| EP1886403B1 (en) * | 2005-05-20 | 2018-12-26 | Synergy Microwave Corporation | Tunable oscillator having series and parallel tuned resonant circuits |
| CA2566283C (en) | 2005-11-02 | 2011-10-18 | Synergy Microwave Corporation | User-definable, low cost, low phase hit and spectrally pure tunable oscillator |
| JP5568207B2 (ja) * | 2005-11-15 | 2014-08-06 | シナジー マイクロウェーブ コーポレーション | ユーザ指定可能、低コスト、低ノイズであり、位相跳躍に影響されにくいマルチオクターブ帯域チューナブル発振器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3902140A (en) * | 1972-10-18 | 1975-08-26 | Alan B Grebene | Digitally controlled oscillator |
| JPS50126147A (ja) * | 1974-03-22 | 1975-10-03 | ||
| US3904989A (en) * | 1974-09-19 | 1975-09-09 | Bell Telephone Labor Inc | Voltage controlled emitter-coupled multivibrator with temperature compensation |
| JPS5922433A (ja) * | 1982-07-29 | 1984-02-04 | Toshiba Corp | 温度補償用回路 |
| US4621240A (en) * | 1985-06-28 | 1986-11-04 | Zenith Electronics Corporation | Temperature compensated oscillator for raster scanned video display |
| JPS6271320A (ja) * | 1985-09-25 | 1987-04-02 | Toshiba Corp | 電流制御発振器 |
-
1987
- 1987-11-19 US US07/123,024 patent/US4812784A/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-11-08 EP EP88310472A patent/EP0317150B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-11-08 DE DE3888100T patent/DE3888100T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-11-18 JP JP63290386A patent/JP2526278B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0317150A3 (en) | 1990-08-22 |
| DE3888100T2 (de) | 1994-09-15 |
| JPH01161910A (ja) | 1989-06-26 |
| DE3888100D1 (de) | 1994-04-07 |
| EP0317150A2 (en) | 1989-05-24 |
| EP0317150B1 (en) | 1994-03-02 |
| US4812784A (en) | 1989-03-14 |
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