JP3219171B2 - 電圧制御発振回路内蔵ｉｃ及び電子機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電圧制御発振回路内
蔵ＩＣ及び電子機器に関し、詳しくは、オーディオ機器
や映像機器等の信号処理回路に用いられ、複数の発振信
号を出力する電圧制御発振回路内蔵ＩＣ及びこの回路を
有する電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電圧制御発振回路の例を図５に示
す。ここで、３１は充放電切換え回路、３２はコンデン
サ、３３は放電抵抗、３４は制御電圧入力用の端子であ
る。充放電切換え回路３１はコンデンサ３２への充電，
放電を切換える回路であって、上方閾値と下方閾値との
２つの閾値を有する。そして、コンデンサ３２の充電電
圧が上方閾値に至ると、コンデンサ３２への充電を停止
する。すると、コンデンサ３２に並列に接続された放電
抵抗３３により放電が行われて充電電圧が降下する。充
電電圧が下方閾値まで降下すると、充放電切換え回路３
１はコンデンサ３２への充電を行う。

【０００３】このとき、放電抵抗３３による放電に勝る
電流で充電が行われるので、コンデンサ３２の充電電圧
が上昇する。そして、充電電圧が上方閾値に至る。この
ようにして上記のことが繰り返されて、鋸歯状波または
三角波の発振信号が出力される。さらに、制御電圧入力
用の端子３４を介して受けた制御電圧に応じて、上方閾
値と下方閾値の何れか一方が変化する。これにより発振
信号の振幅が変化させられることとなる。一方、発振信
号の傾きを規定する充放電の定数等は固定されている。
よって、繰り返し周期が変化するので、その発振周波数
が変化する。このようにして制御電圧により出力信号の
発振周波数が制御される。

【０００４】しかし、この種の発振回路は、外付けで比
較的大きな容量のコンデンサを必要とすることから、そ
のコンデンサの経年変化による周波数変動を生じ易く、
そのための調整回路（図示せず）が欠かせない。図６
に、経年変化や温度変化等の特性を改善すべくセラミッ
クスや水晶の発振子４１を用いた電圧制御発振回路の例
を示す。やはり、端子４４を介する制御電圧に応じてコ
ンデンサ４２，４３に対する充放電の時定数が変化する
ことにより、出力信号の発振周波数が制御される。

【０００５】図７には、オペアンプを用いた場合の発振
回路の例を示すが、抵抗５１を介するコンデンサ５２へ
の充放電、および抵抗５３を介するコンデンサ５４への
充放電により発振が行われる。図では省略されている
が、可変抵抗に等価な回路によってこの回路の抵抗が置
き換えられる。そして、その等価な回路のみかけの抵抗
値が制御電圧に応じて変化することで、発振周波数が制
御される。従来の電圧制御発振回路内蔵ＩＣは、これら
の電圧制御発振回路がＩＣ化されたものであり、通常は
１つの機器で複数の発振信号が要求されるので、複数の
発振回路が１チップに集積されて１つのＩＣから複数の
発振信号が供給される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図５や図７に示す回路
は、正確な発振周波数を得るには、大容量のコンデンサ
を用い、しかもコンデンサ容量のばらつき等に起因する
変動を相殺するための調整回路をも用いることが必要で
ある。この調整回路は、可変抵抗を含む抵抗回路等であ
るが、調整のために各発振回路ごとに外付けする必要が
ある。このため、このような従来の電圧制御発振回路が
複数個内蔵された従来の電圧制御発振回路内蔵ＩＣで
は、回路のＩＣ化に際して回路の全てをＩＣ化すること
ができない。

【０００７】また、図６に示す回路は、発振周波数は安
定させ易いが、セラミックス等の発振子の持つ固有振動
数に依存して発振周波数が決まるため、それから直接得
られる出力信号の周波数はかなり高いものである。この
ため、必要な周波数を得るまでには何回も分周する必要
があり、ＩＣのチップ内で分周回路の占める面積が激増
する。チップ面積の増大は、ウエハー当たりのチップ収
量や歩留り低下等により、ＩＣの生産コストを上昇させ
るので好ましくない。しかも、発振子は比較的高価な上
に外付けせざるを得ない。さらに、分周によっては得ら
れない発振周波数の出力信号を得るためには、やはり発
振回路ごとに外付けの調整回路が必要である。以上のよ
うに、どうしても外付け部品が必要となるためセット化
時点での経年変化が問題となる。

【０００８】このように、電圧制御発振回路内蔵ＩＣの
他に外付け部品や調整回路が必要である。これは、実装
密度の低下を招くので不都合である。特に、電圧制御発
振回路が複数個内蔵された電圧制御発振回路内蔵ＩＣで
は、発振回路ごとに調整が必要なので出力信号の発振周
波数の特性を揃えることが困難である。このため、多大
の調整工数を要し生産効率が悪いので問題である。この
発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決する
ものであって、回路全体がＩＣ化でき、複数出力信号の
発振周波数についての調整が容易な電圧制御発振回路内
蔵ＩＣを実現すること、および電子機器についてセット
化時点での無調整化、経年変化の軽減を図ることであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明の電圧制御発振回路の構成は、制御電圧に応
じて発振周波数が制御される電圧制御発振回路を内蔵す
る電圧制御発振回路内蔵ＩＣにおいて、アンプ動作電流
を調整するための動作電流調整回路と、第１のアンプを
有する第１の発振回路と、第２のアンプを有する第２の
発振回路と、をＩＣ内に備えるものである。前記動作電
流調整回路は、複数の抵抗からなる抵抗回路を具備し、
その抵抗値に応じた動作電流調整信号を発生する。

【００１０】第１の発振回路は、発振状態を維持する第
１の発振ループによって第１の出力信号が生成され、第
１の発振ループ内の第１のアンプの動作電流に応じて第
１の発振ループの発振状態が変化することにより、第１
の出力信号の発振周波数が制御される。さらに、第１の
アンプの動作電流が、前記制御電圧（又はそれが電圧−
電流変換された電流信号）によって制御される。

【００１１】第２の発振回路は、発振状態を維持する第
２の発振ループによって第２の出力信号が生成され、第
２の発振ループ内の第２のアンプの動作電流に応じて第
２の発振ループの発振状態が変化することにより、第２
の出力信号の発振周波数が制御される。そして、第２の
アンプの動作電流が、前記制御電圧又は他の制御電圧
（又はそれが電圧−電流変換された電流信号）によって
制御される。さらに、第１のアンプ及び第２のアンプの
動作電流が、共に、前記動作電流調整信号によっても調
整される。なお、第１，第２のアンプの具体的なものと
しては、いわゆる可変ｇｍアンプ等が用いられる。

【００１２】先の目的を達成するこの発明の電子機器の
構成は、上記の構成の電圧制御発振回路を有するもので
ある。

【００１３】

【作用】このような構成のこの発明の電圧制御発振回路
内蔵ＩＣ及び電子機器では、複数の出力信号を生成する
ために複数の発振回路が内蔵される。各発振回路は、そ
れぞれ異なる制御電圧に応じて、あるいは同一の制御電
圧に応じて、それぞれの発振ループの発振状態が制御さ
れてそれぞれの出力信号を生成する。ここで、各発振回
路はほぼ同様の構成であって同一チップ上に実現され
る。よって、全く同一の製造プロセスにて製造されるの
で、ＩＣ内の各回路のアンプ等の特性が揃う。

【００１４】さらに、アンプの動作電流を介して発振回
路の発振周波数が制御される。このため、発振周波数の
制御範囲が広く採れるので、発振ループに接続されるコ
ンデンサや抵抗等の選択に余裕が出る。この余裕を生か
してコンデンサ容量を十分に小さな値に設定することが
でき、しかも、発振状態が安定する。よって、コンデン
サをも含めてＩＣ化することができる。そうすると、Ｉ
Ｃ内の各コンデンサや抵抗等は全く同一の製造プロセス
にて製造されるので、これらの特性が揃う。しかも、こ
れらがアンプとも一緒に製造されるので、アンプの動作
電流を揃って増減させると、各発振回路からの出力信号
の発振周波数も揃って増減することになる。

【００１５】また、動作電流調整回路が複数の抵抗から
なる抵抗回路を有する。そこで、ＩＣのパッケージング
前にこれら複数の抵抗の中の一部の抵抗の接続状態を変
えることで抵抗値を設定することができる。すると、動
作電流調整信号がその抵抗値によって決せられ、その動
作電流調整信号の増減によって各アンプの動作電流が揃
って増減され、そのことにより各発振回路からの出力信
号の発振周波数も揃って増減される。よって、一つの動
作電流調整信号の値を設定するだけで、そのＩＣからの
複数の出力信号についての調整が達成される。

【００１６】しかも、予め動作電流調整信号の値を調整
することで、ＩＣごとのばらつきも抑制されるので、他
の調整回路を必要としない。したがって、この発明の電
圧制御発振回路内蔵ＩＣは、発振ループについての一切
の外付け回路が不要で回路全体がＩＣ化でき、しかも、
一個所の抵抗回路の接続状態についての一回だけの調整
で全発振回路の調整が済むので複数出力信号の発振周波
数についての調整が極めて容易である。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の構成の電圧制御発振回路内
蔵ＩＣの一実施例について、図１のブロック図および図
２の回路図を参照しながら説明する。ここで、１は電圧
−電流変換回路（Ｖ／Ｉ変換回路）、２，３は発振回
路、４は電圧−電流変換回路（Ｖ／Ｉ変換回路）、５は
発振回路、６は動作電流調整回路、７は抵抗回路、８は
温度補償回路である。なお、図２の詳細回路図には、図
１のブロックの一部に対応する回路、Ｖ／Ｉ変換回路
１、発振回路２、動作電流調整回路６、抵抗回路７、温
度補償回路８だけが示されている。他の回路について
は、図２において相当する回路と同様の構成であるの
で、その詳細な図示は割愛する。

【００１８】発振回路２，３は、制御電圧ＡがＶ／Ｉ変
換回路１で変換された制御電流Ｂにより、共に連動し
て、その出力信号Ｃ，Ｄの発振周波数が制御される。ま
た、発振回路５は、他の制御電圧ＥがＶ／Ｉ変換回路４
で変換された制御電流Ｆにより、別個に、その出力信号
Ｇの発振周波数が制御される。先ず、図２の上半分をも
参照しながら発振回路２について詳細に説明するが、他
の発振回路３，５についても全く同様である。

【００１９】反転アンプ２ａ，充放電回路２ｂ，充放電
回路２ｃは、この順に一巡して接続されて、発振ループ
を形成する。そして、充放電回路２ｃにおける充放電電
圧による信号Ｃが出力信号として出力される。なお、こ
のとき出力信号Ｃが出力側からの影響を受けないよう
に、充放電電圧が直接そのまま出力されるのではなく
て、一旦トランジスタを介することで出力信号Ｃが生成
される。充放電回路２ｂは、反転電圧信号を入力電圧と
して受け、可変ｇｍアンプ２ｂ’がその入力電圧を充放
電電流に変換する。さらに、コンデンサがその充放電電
流により充放電されて充放電電圧信号Ｃ’を発生する。
この充放電により、充放電電圧信号Ｃ’の位相は、反転
電圧信号から９０°遅れる。

【００２０】充放電回路２ｃも、全く同様の構成であ
り、充放電電圧信号Ｃ’を受けて、さらに９０°位相が
遅れた充放電電圧信号Ｃを発生する。そして、反転アン
プ２ａにより充放電電圧信号Ｃが反転されて、さらに１
８０°位相が遅れた反転電圧信号とされる。こうして一
巡した反転電圧信号はその位相が３６０°回っており、
一巡前の反転電圧信号が繰り替えされたものといえる。
よって、この発振ループは継続して発振することができ
る。

【００２１】ここで、発振周波数は、充放電電流とコン
デンサ容量とによって左右される。しかも、充放電電流
を生成する回路がトランジスタ回路によるアンプ（この
実施例では、いわゆる可変ｇｍアンプ）であり、そのア
ンプの動作電流が制御電流Ｂ（図２ではそれが温度補償
された信号）により制御されることで充放電電流のレベ
ルが制御される。つまり、充放電電流が、例えば差動信
号として生成され、それよりも大きな電流値レベルであ
って制御することの容易な動作電流を介して制御され
る。よって、充放電電流が微小な電流であっても、その
電流値レベルは安定している。

【００２２】そこで、発振ループに接続されるコンデン
サの容量が小さなものであっても、充放電時定数を大き
な値に維持することができる。そして、コンデンサの容
量が小さければ、さしたるチップ面積の増大を招くこと
もなく、コンデンサをＩＣ内に作り込むことができる。
しかも、発振信号は高調波を含まない調和関数の信号波
形となるので、ノイズを発生することが少ない。したが
って、この構成の発振ループは、安定して低い発振周波
数で発振することができて、しかも、充放電コンデンサ
までもＩＣに内蔵することが可能である。

【００２３】次に、動作電流調整回路６は、抵抗回路７
を有している。この例の抵抗回路７は、４つの抵抗が並
列接続されたものであり、各抵抗値は１，２，４，８の
比率となっている。よって、これらの抵抗の接続をレー
ザトリミング装置等で切断することにより、残った抵抗
の組み合わせによる１６種類の抵抗値が設定可能であ
る。そして、この抵抗回路７の抵抗値によって動作電流
調整信号Ｈの値が決定される。発振回路２，３のアンプ
は、その動作電流が制御電流Ｂによって制御されると同
時に動作電流調整信号Ｈによっても調整される。また、
発振回路５のアンプは、その動作電流が制御電流Ｆによ
って制御されると同時にやはり動作電流調整信号Ｈによ
っても調整される。つまり、発振回路２，３，５は、共
に、動作電流調整信号Ｈによってその発振状態が調整さ
れる。

【００２４】一方、前述の如く全てが同一チップ上に搭
載された発振回路２，３，５は同一の半導体製造プロセ
スを経て製造されることになる。よって、その構成要素
であるアンプやコンデンサ，抵抗等の特性が揃う。これ
により、ＩＣ内の各発振回路の発振特性は互いに揃って
おり、例え製造ロットごと或はＩＣごとに特性が変動し
た場合であっても、少なくとも同一ＩＣ内における限り
各発振回路の発振周波数が同様の程度の増減で揃って変
動する。したがって、同一ＩＣ内では１つの発振回路に
ついて行った調整は他の発振回路についてもそのまま適
用することができ、複数の発振回路２，３，５について
の調整を上述の如く１つの動作調整信号Ｈで行うことが
有効である。

【００２５】そこで、ＩＣのプローブテストの段階にお
いて、制御電圧Ａとして基準の電圧を与えて、出力信号
Ｃ又はＤの発振周波数を測定する。或は、制御電圧Ｅと
して基準の電圧を与えて、出力信号Ｇの発振周波数を測
定する。そして、その発振周波数が基準の発振周波数か
ら遷移している程度に応じて、その遷移を最もよく相殺
する抵抗回路７の抵抗値を選択し、上述の如くレーザト
リミング装置等により設定する。発振回路の数に係わら
ず調整はこれだけであり、発振回路数が多くても実に容
易なので、生産効率が向上する。

【００２６】このようにしてＩＣの製造段階で予め一個
所だけ調整することで、電圧制御発振回路内蔵ＩＣの出
力信号の発振周波数については、同一ＩＣからの複数の
出力信号相互のばらつきや変動が極めて少なくて安定し
ている。さらに、そればかりでなく、その調整後は、Ｉ
Ｃごとの出力信号のばらつきもない。そこで、他の何ら
の調整をするまでもなく、所定の発振周波数の出力信号
Ｃ，Ｄ，Ｇが出力される。よって、このＩＣを採用した
回路には外付けの調整回路等が全く不要であり、機器に
組み込んでから一つ一つの発振回路ごとに調整すること
が不要である。

【００２７】したがって、この発明の構成の電圧制御発
振回路内蔵ＩＣは、回路全体がＩＣ化できて高密度実装
に適する。しかも、複数出力信号の発振周波数について
の調整が容易で生産性が高い。なお、この実施例の抵抗
回路７の構成は、一例であり、必要とされる精度に応じ
て抵抗の数を増やしてもよいし、同一抵抗値の抵抗を有
してもよい。また、直列接続を併用した構成であっても
よい。さらに、この実施例では動作電流調整回路６の一
部として温度補償回路８も設けられている。これによ
り、制御電流Ｂや動作電流調整信号Ｈ等について温度補
償がなされて、温度特性の向上も図られている。

【００２８】また、電流調整回路の具体的な他の構成
を、図３に示す。この場合、複数の定電流回路が並んで
おり、その総和の電流Ｈが調整電流とされる。各定電流
回路には、２つの抵抗が直列接続された抵抗回路が対応
しており、その分圧に応じて、初期状態ではそれぞれ電
流値Ｉ０，２×Ｉ０，４×Ｉ０…の定電流が流れる。さ
らに、切断対象個所６ａ，６ｂ，６ｃ…を切断すること
により、切断された抵抗回路に対応する定電流回路の定
電流が流れなくなる。そこで、上述の例と同様にして動
作電流調整信号Ｈの電流値が設定でき、上述の例と同様
の効果が得られる。

【００２９】この発明の構成の電子機器の一実施例とし
てのステレオチューナを説明する。図４は、その主要部
のブロック図である。ここで、６０はステレオチュー
ナ、６１はＦＭ用のフロントエンド部、６２はＦＭ用の
中間周波増幅部、６３はＦＭ用の検波回路、６４はマル
チプレクサ、６５はＡＭ用のフロントエンド部、６６は
ＡＭ用の中間周波増幅部、６７はＡＭ用の検波回路、６
８は上述の動作電流調整回路と同様の構成の調整回路、
７１はアンテナ、７２はアンプ、７３は右スピーカ、７
４は左スピーカである。このステレオチューナは、ＦＭ
フロントエンド部６１内の発振回路（ＯＳＣ）およびＡ
Ｍフロントエンド部６５内の発振回路（ＯＳＣ）、マル
チプレクサ６４内の電圧制御発振回路（ＶＣＯ）が、調
整回路６８におけるトリミング作業によって一度に調整
できる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明の構成の電圧制御発振回路内蔵ＩＣ及びこの回路を
有する電子機器にあっては、可変ｇｍアンプ等を用いた
発振回路が複数個、同一ＩＣに内蔵される。さらに、抵
抗回路を有する動作電流調整回路が設けられ、一個所で
の抵抗値の設定により各アンプの動作電流の調整がまと
めて行なわれる。これにより、その他の調整が一切不要
となる。その結果、回路全体がＩＣ化されて機器の高密
度実装に貢献することができ、経年変化に強い機器を実
現でき、複数出力信号の発振周波数についての調整につ
いて機器の生産段階での無調整化が図れるため、機器の
生産性向上やコスト低減に貢献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】図１は、この発明の構成の電圧制御発振回路内
蔵ＩＣの一実施例についてのブロック図である。

【図２】図２は、この発明の構成の電圧制御発振回路内
蔵ＩＣの一実施例についての詳細な回路図である。

【図３】図３は、この発明の構成の電圧制御発振回路内
蔵ＩＣにおける電流調整回路の回路図である。

【図４】図４は、この発明の構成の電子機器の一実施例
としてのステレオチューナのブロック図である。

【図５】図５は、従来の電圧制御発振回路の図である。

【図６】図６は、従来の電圧制御発振回路の図である。

【図７】図７は、従来の発振回路の図である。

【符号の説明】

１ 電圧−電流変換回路（Ｖ／Ｉ変換回路） ２ 発振回路 ２ａ 反転アンプ ２ｂ，２ｃ 充放電回路 ２ｂ’，２ｃ’ 可変ｇｍアンプ ３ 発振回路 ４ 電圧−電流変換回路（Ｖ／Ｉ変換回路） ５ 発振回路 ６ 動作電流調整回路 ７ 抵抗回路 ８ 温度補償回路 ３１ 充電切換え回路 ３２ コンデンサ ３３ 放電抵抗 ３４ 端子 ４１ 発振子 ４２，４３ コンデンサ ４４ 端子 ５１ 抵抗 ５２ コンデンサ ５３ 抵抗 ５４ コンデンサ ６０ ステレオチューナ ６１，６５ フロントエンド部 ６２，６６ 中間周波増幅部 ６３，６７ 検波回路 ６４ マルチプレクサ ６８ 調整回路 ７１ アンテナ ７２ アンプ ７３，７４ スピーカ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−36613（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−214213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−58104（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−181232（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−214615（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−271706（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御電圧に応じて発振周波数が制御される
   電圧制御発振回路を内蔵する電圧制御発振回路内蔵ＩＣ
   において、 電流調整回路と、第１のアンプを有する第１の発振回路
   と、第２のアンプを有する第２の発振回路と、を備え、
   前記電流調整回路は複数の抵抗からなる抵抗回路のトリ
   ミングにより設定された抵抗値に応じた動作電流調整信
   号を生成し、第１の発振回路は第１の発振ループ内の第
   １のアンプの動作電流に応じて発振周波数が制御される
   第１の出力信号を発生し、第１のアンプの動作電流は前
   記制御電圧（又はそれが電圧−電流変換された電流信
   号）によって制御され、第２の発振回路は第２の発振ル
   ープ内の第２のアンプの動作電流に応じて発振周波数が
   制御される第２の出力信号を発生し、第２のアンプの動
   作電流は前記制御電圧又は他の制御電圧（又はそれが電
   圧−電流変換された電流信号）によって制御され、第１
   のアンプ及び第２のアンプの動作電流が共に前記動作電
   流調整信号によって調整もされることを特徴とする電圧
   制御発振回路内蔵ＩＣ。
2. 【請求項２】請求項１記載の電圧制御発振回路内蔵ＩＣ
   であって、前記電流調整回路は、前記抵抗回路に代え
   て、それぞれが複数の抵抗の分圧により発生した電圧に
   応じた電流値の定電流を流す複数の定電流回路を具備
   し、前記複数の定電流回路のトリミングにより設定され
   た定電流の和の電流を前記動作電流調整信号として生成
   することを特徴とする電圧制御発振回路内蔵ＩＣ。
3. 【請求項３】制御電圧に応じて発振周波数が制御される
   電圧制御発振回路を内蔵する電子機器において、 電流調整回路と、第１のアンプを有しＩＣに内蔵される
   第１の発振回路と、第２のアンプを有し該ＩＣに内蔵さ
   れる第２の発振回路と、を備え、前記電流調整回路は複
   数の抵抗からなる抵抗回路のトリミングにより設定され
   た抵抗値に応じた動作電流調整信号を生成し、第１の発
   振回路は第１の発振ループ内の第１のアンプの動作電流
   に応じて発振周波数が制御される第１の出力信号を発生
   し、第１のアンプの動作電流は前記制御電圧（又はそれ
   が電圧−電流変換された電流信号）によって制御され、
   第２の発振回路は第２の発振ループ内の第２のアンプの
   動作電流に応じて発振周波数が制御される第２の出力信
   号を発生し、第２のアンプの動作電流は前記制御電圧又
   は他の制御電圧（又はそれが電圧−電流変換された電流
   信号）によって制御され、第１のアンプ及び第２のアン
   プの動作電流が共に前記動作電流調整信号によって調整
   もされることを特徴とする電子機器。