JP3028929B2 - 電圧制御発振回路 - Google Patents

電圧制御発振回路

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JP3028929B2 JP8131839A JP13183996A JP3028929B2 JP 3028929 B2 JP3028929 B2 JP 3028929B2 JP 8131839 A JP8131839 A JP 8131839A JP 13183996 A JP13183996 A JP 13183996A JP 3028929 B2 JP3028929 B2 JP 3028929B2
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PLL電圧制御に
よる発振器に関し、特に広帯域の発振が可能なPLL電
圧制御発振回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の、この種の広帯域に発振周波数を
可変することが可能なPLL電圧制御発振器の回路を、
図5を参照して説明する。図5は、一般的なPLL電圧
制御発振回路である。発振回路として使用されているト
ランジスタ111は、抵抗101,102,103によ
り直流バイアスを設定され、コルピッツ型発振回路とし
て動作する。この回路の周辺にあるコンデンサ203,
204,205,206とパリキャップ114とストリ
ップライン・インダクタ301,302によって発振周
波数が決定される。発振回路の出力は、直流をカットす
るコンデンサ202を通して発振波が出力される。発振
出力は、プリスケーラ4にも入力され、プリスケーラ4
と分周器3により分周される。一方、基準発振子6は、
温度等の条件によらず安定した発振周波数を出力する発
振子で、この出力を1/Nに分周する分周器2により位
相比較器1に入力される。このとき、分周器3とプリス
ケーラ4は、分周器2の出力周波数と同一となるように
設定されている。
【0003】位相比較器1は、分周器2の出力と分周器
3の出力の位相を比較し、例えば分周器3の出力周波数
が低い場合には、位相比較器1の出力電圧V3は高い電
圧を出力し、出力周波数が高い場合には、位相比較器1
の出力電圧V3は低い電圧を出力する。抵抗104,1
05,106とコンデンサ207,208は、ローパス
フィルタを構成して位相比較器1からのノイズを除去
し、直流電圧のみをバリキャップ114に供給する。バ
リキャップ114は、印加電圧V1により電圧が高くな
ると容量が小さくなり、印加電圧V1の電圧が低くなる
と容量は大きくなる。バリキャップ114の容量の変化
により発振周波数は変化し、容量が小さくなると発振周
波数が高くなり、容量が大きくなると発振周波数が低く
なる。これらの動作により、全体として発振周波数を一
定にすることができる。
【0004】この発振回路は、バリキャップ114の容
量変化量がそのまま発振周波数可変範囲となり、このバ
リキャップ114のみにより発振周波数の可変範囲が決
定され、狭いものとなっていた。この問題を解決するた
めに従来の発振回路では、図5に示すストリップライン
・インダクタ301,302を用いていた。スイッチン
グ・トランジスタ113がOFFの場合、発振回路の発
振周波数は、ストリップライン・インダクタ301と3
02を合計したインダクタンスで発振周波数が決まる。
ここで、別の離れた発振周波数を発振させたい場合に
は、制御部5からの制御電圧によりスイッチング・トラ
ンジスタ113をONとしてインダクタ301のみを使
用することにより、離れた帯域の発振周波数を発振する
ことが可能となっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したの従来のPL
L電圧制御発振回路では、発振周波数帯域を切り替える
ための切り替え信号を必要とするため、制御部から発振
周波数切替信号を出力する必要があった。また、このた
めに、PLL電圧制御発振器と制御部との間にインタフ
ェースが必要となり、インタフェースの制御本数を削減
できなかった。さらに、発振周波数帯域を変更するため
の制御部からの信号を正確に出力する必要があり、制御
部において正確なタイミングを作ることが困難であっ
た。
【0006】本発明のPLL電圧制御発振回路は、広帯
域の発振周波数発振回路を実現する回路であり、PLL
電圧制御発振回路への帯域変更信号を必要としないで、
プリスケーラと分周器へのデータのみで自動的に発振周
波数帯域を切り替えることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した目的を実現する
ために本発明のPLL電圧制御発振回路は、発振周波数
を可変するバリキャップへの制御電圧を一方の入力と
し、他方の入力には一定の電圧を入力したヒステリシス
特性を持ったコンパレータ回路と、その出力電圧により
発振周波数を決定するインダクタを、スイッチング・ト
ランジスタを用いて切り替えることにより、自動的に発
振周波数を大きく可変することを特徴としている。
【0008】本発明は、上述した手段により、PLL電
圧制御回路への発振周波数を他の帯域に大きく変更させ
るために、プリスケーラと分周器へ発振周波数を指定す
るデータを制御部から変更することにより位相比較器の
出力が大きく変化し、ヒステリシス特性を持ったコンパ
レータ回路の出力が大きく変化し、スイッチング・トラ
ンジスタにより発振周波数を大きく可変するストリップ
ライン・インダクタを可変することで大きく発振周波数
を可変できる。
【0009】また、発振周波数を通常の帯域内で使用す
る場合には、位相比較器の出力電圧は、ヒステリシス特
性を持ったコンパレータ回路を動作させることができ
ず、通常の帯域内の発振周波数を変化範囲の狭いバリキ
ャップで実現でき、従来の変化範囲の広いバリキャップ
ではノイズが多い等の問題を解決できるノイズの少ない
発振回路となり、また、これらの動作により発振周波数
を切り替えるデータのみで広帯域の発振回路を提供する
ことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態として
携帯電話装置で使用される受信機に用いられる1stロ
ーカル発振回路をあげて図面を参照して説明する。図1
は、全体としてPLLループ回路により構成された発振
回路である。この発振回路を使用する受信機には受信周
波数に2つのバンドがあるため2つの発振周波数バンド
を出力する必要がある。
【0011】図1において、トランジスタ111は、コ
ルピッツ型発振回路の発振用トランジスタで、この回路
の発振周波数は、コンデンサ203,204,205,
206、ストリップライン・インダクタ301,30
2、バリキャップ114によって決まる。この出力は、
コンデンサ202から発振出力と、入力周波数を分周す
るプリスケーラ4の入力とに分配され、このプリスケー
ラ4で希望する周波数に分周し、基準発振子6の周波数
と比較され、その周波数差分の電圧が位相比較器1から
出力される。位相比較器1の出力電圧V3は、バリキャ
ップ114に印加され、バリキャップ114のキャパシ
タンスを可変する。このキャパシタンスの変化により発
振周波数が可変され、一定した発振周波数を出力でき
る。これらにより、全体として一定の周波数をコンデン
サ202の出力から外部へ供給できる。
【0012】通常は上述した回路により動作している
が、この分周数が通常の分周数を大きく上回たり、大き
く下回ったりした場合には、発振周波数の可変範囲が追
随できずに、ある周波数で止まってしまうか、もしく
は、ある周波数で不安定になったりする。この場合、上
述した2つの発振周波数バンドを出力することができな
くなってしまう。この問題を解決するために、本発明の
発振回路は、位相比較回路1からの出力電圧V3を抵抗
106を通してヒステリシス特性を持ったコンパレータ
112の入力端子の一端に入力している。コンパレータ
112の入力端子の他端は、電圧分割抵抗107,10
8の分割後の電圧が入力されている。コンパレータ11
2には入力端子と出力端子との間に抵抗109があり、
全体としてヒステリシス特性を有している。この電圧V
3と電圧V2との電圧特性関係を図2を用いて説明す
る。
【0013】コンパレータ112は、初期値として入力
電圧V3が3V程度あるとする。入力電圧V3の電圧が
低下し、ある電圧以下になった場合、コンパレータ11
2の出力電圧V2は、急激に上昇する。逆に、コンパレ
ータ112の入力電圧V3が0V程度から上昇して、あ
る電圧以上になった場合、コンパレータ112の出力電
圧V2は、急激に低下する。
【0014】次に、位相比較回路1の出力電圧V3とバ
リキャップ114の一端の電圧V1との関係を図3を用
いて説明する。バリキャップ114の一端の電圧V1に
より発振周波数が可変する。従来の発振回路で説明した
ように、電圧V1が高いと発振周波数も高くなり、逆
に、電圧V1が低いと発振周波数も低くなる。上述した
2つの発振周波数バンドのうち、1つのバンド内とした
場合には、発振周波数は大きく変化する必要がないた
め、バリキャップ114の一端の電圧V1は、図3の1
Vから2V程度までの値10をとっている。このときに
は、コンパレータ112はヒステリシス特性を有してい
るため、コンパレータの出力V2に変化はない。
【0015】次に、1つの発振周波数バンドから他の発
振周波数バンドへ制御部の分周データが変更されると、
位相比較器1は、分周器3の出力と1/N分周器2の出
力を比較し、位相比較器1の出力は急激に変化し、最も
高い電圧9、もしくは最も低い電圧11へ一瞬大きく変
化する。
【0016】急激に変化した電圧は、入力電圧V3とし
てコンパレータ112へ入力される。コンパレータ11
2の出力は、前述した1つの発振周波数バンド内の発振
周波数切替と異なり、出力状態が変化する。例えば、位
相比較器1の出力電圧V3が図4のように急激に高い電
圧に大きく変化した場合には、コンパレータ112の出
力は高い電圧となり、スイッチング・トランジスタ11
3をONさせることにより、ストリップライン・インダ
クタ302をショートさせ、発振回路のインダクタンス
成分を小さくし、結果として大きく発振周波数を可変す
ることができる。もう1つの発振周波数帯域に移った後
には、位相比較器1の出力電圧V3は大きく変動するこ
とはなく、コンパレータ112の出力電圧V2は変化し
ない。
【0017】これらの動作により、本実施例の発振回路
は、発振周波数帯域切替信号を制御部から入力すること
なく、自動的に発振周波数帯域を選択し、発振すること
が可能なPLL電圧制御発振回路を提供することができ
る。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、外部から
発振周波数帯域切替信号を入力することなく、広帯域の
発振周波数を1つの発振回路で実現でき、発振帯域を回
路内で自動的に選択し、ノイズ成分の少ない発振波を出
力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発振回路の一実施例を示す回路図であ
る。
【図2】図1の電圧V2と電圧V3との関係を示す電圧
特性図である。
【図3】図1の電圧V1と電圧V3との関係を示す電圧
特性図である。
【図4】図1の電圧V3の過渡特性図である。
【図5】従来の発振回路を示す回路図である。
【符号の説明】 1 位相比較器 2 1/N分周器 3 プログラマブル分周器 4 プリスケーラ 101.102 ベース・バイアス抵抗 103 エミッタ・バイアス抵抗 104,105,106 高域ノイズ・バイパス・フィ
ルタ用抵抗 107,108 オフセット電圧抵抗 109 ヒステリシス用抵抗 111 発振用トランジスタ 112 ヒステリシス用コンパレータ 113 スイッチング・トランジスタ 114 バリキャップ 201 バイパス・コンデンサ 202 直流カットコンデンサ 203,204,205,206 発振周波数決定用コ
ンデンサ 207,208 高域ノイズ・バイパス・フィルタ用コ
ンデンサ 301,302 ストリップライン・インダクタ V1,V2,V3 電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03B 5/00 - 5/28 H03L 7/099

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発振回路として使用されているトランジス
    タの発振波出力と基準発振子の出力の位相を位相比較器
    により比較し、位相比較器の出力電圧によりバリキャッ
    プの容量を変化させて発振周波数を一定となるように出
    力するPLLによる電圧制御発振回路において、 前記位相比較器の出力電圧を一方の入力とし、基準電圧
    を他方の入力としたヒステリシス特性を持ったコンパレ
    ータを有し、前記コンパレータの出力電圧により発振回
    路の発振周波数を可変するためのインダクタンス成分を
    可変させて前記発振周波数を他の帯域に変更することを
    特徴とする電圧制御発振回路。
  2. 【請求項2】前記位相比較器の出力電圧がある一定の電
    圧範囲内または範囲外であることを判別することが可能
    であ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。
  3. 【請求項3】発振回路として使用されているトランジス
    タの発振波出力と基準発振子の出力の位相を位相比較器
    により比較し、位相比較器の出力電圧によりバリキャッ
    プの容量を変化させて発振周波数を一定となるように出
    力するPLLによる電圧制御発振回路において、 前記位相比較器の出力電圧の変化を入力し、大きな変化
    と小さい変化とを判別できるヒステリシス特性を持った
    コンパレータと、 前記コンパレータの出力電圧によりON、OFFするス
    イッチング・トランジスタと、 前記スイッチング・トランジスタにより発信回路のイン
    ダクタンス成分を可変にするインダクタとを有し、前記位相比較器の出力電圧を大きく変化させ、前記イン
    ダクタンス成分を可変させて前記発振周波数を他の帯域
    に変更する ことを特徴とする電圧制御発振回路。
  4. 【請求項4】発振回路として使用されているトランジス
    タの発振波出力をプリスケーラに入力し、プリスケーラ
    と第1の分周器により分周して位相比較器に入力し、基
    準発振子の出力を第2の分周器により1/Nに分周して
    位相比較器に入力し、位相比較器により第1の分周器の
    出力と第2の分周器の出力の位相を比較し、位相比較器
    の出力電圧によりバリキャップの容量を変化させて発振
    周波数を一定となるように出力するPLLによる電圧制
    御発振回路において、 前記位相比較器の出力電圧の変化を入力し、大きな変化
    と小さい変化とを判別できるヒステリシス特性を持った
    コンパレータと、 前記コンパレータの出力電圧によりON、OFFするス
    イッチング・トランジスタと、 前記スイッチング・トランジスタにより発信回路のイン
    ダクタンス成分を可変にするインダクタとを有し、 前記プリスケーラと第1の分周器への分周データを変更
    することで前記位相比較器の出力電圧を大きく変化さ
    せ、前記インダクタンス成分を可変させて前記発振周波
    数を他の帯域に変更することを特徴とする電圧制御発振
    回路。
  5. 【請求項5】前記インダクタがストリップライン・イン
    ダクタであることを特徴とする請求項4に記載の電圧制
    御発振回路。
  6. 【請求項6】前記発振回路がコルピッツ型発振回路であ
    ることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電
    圧制御発振回路。
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