JP3380462B2 - 電圧制御発振器 - Google Patents

電圧制御発振器

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JP3380462B2 JP11020998A JP11020998A JP3380462B2 JP 3380462 B2 JP3380462 B2 JP 3380462B2 JP 11020998 A JP11020998 A JP 11020998A JP 11020998 A JP11020998 A JP 11020998A JP 3380462 B2 JP3380462 B2 JP 3380462B2
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧制御発振器に
関し、特に、可変分周器を有する位相同期ループ回路
(以下、「PLL回路」と略称する)に用いられる電圧
制御発振器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、PLL回路に用いられる電圧制
御発振器の出力周波数範囲は、PLL回路のいわゆるチ
ャージポンプ出力電圧範囲によって特定の範囲に決定さ
れてしまうが、当該電圧制御発振器に備えられた可変容
量ダイオードのアノード側に負電圧を加えることによっ
て、出力周波数の可変範囲を拡大することができ、この
具体例として、例えば、特開平6−326601に開示
されている「電圧制御発振器」がある。
【0003】即ち、この「電圧制御発振器」は、可変容
量ダイオードのアノード側に負のバイアス電圧を選択的
に加えるためのスイッチング回路が設けられている。こ
のスイッチング回路は、ロック電圧/発周波数の関係
を表す特性図(図12)のように、発振周波数f1〜f
2の出力周波数範囲に対応した第1の分周比制御データ
を発生しているときにはオフされ、発振周波数f3〜f
4の出力周波数範囲に対応した第1の分周比制御データ
を発生しているときにはオンされる。
【0004】従って、発振周波数f1〜f2の出力周波
数範囲においては、可変容量ダイオードのアノード側の
所定のバイアス電圧が印加され、発振周波数f3〜f4
の出力周波数範囲においては負のバイアス電圧が印加さ
れ、よって、出力周波数の可変範囲を2倍に拡大するこ
とができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の電圧制御発振器
は、可変容量ダイオードのアノード側に所定のバイアス
電圧と負のバイアス電圧とを選択的に印加することによ
って、出力周波数の可変範囲を拡大することができるも
のの、その拡大範囲は2倍が限度であった。
【0006】そこで、本発明の目的は、電圧制御発振器
における発振周波数の可変範囲を2倍以上に拡大するこ
とが、構成を特別に複雑化することなくできる電圧制御
発振器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め本発明による電圧制御発振器は、次のような特徴的構
成を採用している。
【0008】(1)分周比制御データを受けて分周比が
制御されかつその分周出力を位相比較器に供給する可変
分周器を備えた位相同期ループ回路における電圧制御発
振器において、前記位相同期ループ回路の供給電源電圧
に対して負の電圧を生成する負電圧生成回路を備え、前
記負電圧生成回路の出力負電圧を、前記分周比制御デー
タに対応して前記電圧制御発振器の可変容量ダイオード
のアノードに印加して、発振周波数範囲を拡大するよう
に構成すると共に、前記可変容量ダイオードのアノード
に印加されている、前記負電圧生成回路の出力負電圧
を、複数の発振周波数範囲のそれぞれに対応して新たな
出力負電圧に変化させるときに、前記アノードの電荷を
放電させた後に前記新たな出力負電圧を印加するように
構成した電圧制御発振器。
【0009】(2)前記負電圧生成回路により複数の発
振周波数範囲のそれぞれに対応して複数段の出力負電圧
を生成し、この複数段の出力負電圧のそれぞれを、前記
分周比制御データに対応して前記可変容量ダイオードの
アノードに印加して、発振周波数範囲を拡大するように
構成された(1)の電圧制御発振器。
【0010】
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の
一実施形態による電圧制御発振器を用いたPLL回路の
ブロック回路図である。図1において、回路全体を複合
的に制御するためのマイコン1が設けられ、これにD/
Aコンバータ2が接続されている。D/Aコンバータ2
は、マイコン1からのディジタル信号でなる分周比制御
データをアナログ信号に変換するもので、その出力端子
は、ゲインが2倍の反転増幅を行うオペアンプ3を介し
て電圧制御発振器4の可変容量ダイオードのアノードに
接続されている。また、オペアンプ3の出力端(電圧制
御発振器4の可変容量ダイオードのアノード)は、FE
Tで形成されるスイッチング回路5が接続されている。
スイッチング回路5は、マイコン1からの出力によって
オン/オフ制御される。また、マイコン1には、その動
作を行うための基準クロック信号を発生する発振器6が
接続されている。PLL回路7には、マイクロコンピュ
ータ1からの分周比制御データと電圧制御発振器4から
のデータが入力され、ループフィルタ8を介して電圧制
御発振器4に接続されている。
【0012】DC/DCコンバータ9は、位相同期ルー
プ回路部の供給電源電圧(5V)に対して負の電圧を生
成し、オペアンプ3の電源電圧を±10Vとするための
もので、オペアンプ3の出力端から、供給電源電圧(5
V)に対して負の電圧を出力することができる。
【0013】従って、分周比制御データを受けて分周比
が制御され、かつその分周出力を位相比較器に供給する
可変分周器を備えた位相同期ループ回路部における電圧
制御発振器4において、オペアンプ3の出力負電圧を、
前記分周比制御データに対応して電圧制御発振器4の可
変容量ダイオードのアノードに印加して発振周波数範囲
を拡大するように構成されている。
【0014】このように構成された電圧制御発振器の動
作を図2〜図11を用いて説明する。先ず、図2に示す
フローチャートにおけるステップS1で希望周波数を図
示しないテンキー等を用いてマイコン1に入力すると、
マイコン1で希望周波数に対する負電圧出力(ロック電
圧)を何Vにするかを判断し、例えば、希望周波数fが
図3に示すように第1周波数範囲f1〜f2の場合に0
Vとし、第2周波数範囲f2〜f3の場合に−3Vと
し、第3周波数範囲f3〜f4の場合に−6Vとする。
【0015】これらの負電圧出力は、ステップS3での
D/Aコンバータ2によるD/A変換と、そのアナログ
出力をオペアンプ3で反転増幅した電圧がオペアンプ3
の出力端(Q4の可変容量ダイオードのアノード)に生
じることになる。
【0016】さて、ステップS2の次のステップS4で
は、希望周波数に対応するPLL回路7への入力データ
がマイコン1で生成され、ステップS5として当該入力
データがPLL回路7に入力される。また、次のステッ
プS6で発振周波数のロックがチェックされ、NOの場
合には、ステップS4に戻り、ステップS4が再び実行
され、ステップS6でYESになったときに希望周波数
の発振設定動作が完了し、安定した希望周波数が得られ
る(ステップS7)。
【0017】尚、前述のような基本動作を行う回路部に
おいて、電圧制御発振器4の可変容量ダイオードのアノ
ードに負電圧を選択的に印加するに際して、図4に示す
ように、先ず負電圧の値が決定され、次に、これに対応
するディジタルデータをD/Aコンバータ2に入力し、
その出力をオペアンプ3に入力する。このとき、マイコ
ン1によりスイッチング回路5を制御し、オペアンプ3
の出力端(電圧制御発振器4の可変容量ダイオードのア
ノード)の電荷を一時的に放電させている。
【0018】このような放電を行っているのは、可変容
量ダイオードのアノードは、極めてハイインピーダンス
であるために、その印加電圧が、例えば、−であった
ときに、希望周波数を変更することに伴って−Vに変
更されても、当該アノードの電圧が−6Vからなかなか
−3Vにならず、正規の希望周波数が得られるまでに時
間がかかるという問題を解消するためである。
【0019】そして、可変容量ダイオードのアノードへ
の印加電圧が希望周波数の変更に伴って、0Vから−3
Vに変化される場合には、マイコン1からの信号により
オン/オフされるスイッチング回路5の状態と可変容量
ダイオードのアノードへの印加電圧の関係は、図5に示
すようになり、スイッチオンされた状態で放電され−3
Vが印加されると直ちに規定の−3Vに変化される。
【0020】また、−3Vから−6Vに変化される場
合、0Vから−6Vに変化される場合、−6Vから−6
Vに変化される場合、−6Vから−3Vに変化される場
合、−3Vから0Vに変化される場合、−6Vから0V
に変化される場合のそれぞれの場合におけるマイコン1
からの信号によりオン/オフされるスイッチング回路5
の状態と可変容量ダイオードのアノードへの印加電圧の
関係は、図6〜図11のそれぞれに示すようになる。
【0021】要するに、−6Vから0Vへの変化と、−
3Vから0Vへの変化の場合にはスイッチング回路5を
オンした状態で所定の負電圧を印加し、0Vから−3V
への変化と、0Vから−6Vへの変化の場合にはスイッ
チング回路5をオフした状態で所定の負電圧を印加し、
−3Vから−6Vへの変化と、−6Vから−3Vへの変
化の場合にはスイッチング回路5を一旦オフした状態の
後にオンして放電し所定の負電圧を印加するようにして
いる。
【0022】このために、可変容量ダイオードのアノー
ドが極めてハイインピーダンスであるために、その印加
電圧が希望周波数を変更することに伴って変更されて
も、当該アノードの電圧がなかなか規定の負電圧になら
ず、正規の希望周波数が得られるまでに時間がかかると
いう問題が解消される。
【0023】尚、この形態例では、位相同期ループ回路
の供給電源電圧に対して負の電圧を生成するための負電
圧生成回路を、D/Aコンバータ2,オペアンプ3,D
C/DCコンバータ9,スイッチング回路5で構成して
いるが、他の手段、例えば独立した負電圧回路を複数設
けてそれぞれの負電源出力を選択的に取り出すようにし
てもよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電圧制御
発振器によれば、次のような顕著な効果が得られる。
【0025】位相同期ループ回路の供給電源電圧に対し
て負の電圧を生成する負電圧生成回路を備え、この出力
負電圧を、分周比制御データに対応して可変容量ダイオ
ードのアノードに印加して発振周波数範囲を拡大するよ
うに構成しているので、発振周波数範囲の拡大範囲が従
来のように2倍が限度であることを大幅に越えて拡大す
ることが、構成を特別に複雑化することなくできる電圧
制御発振器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による電圧制御発振器を
用いたPLL回路部の回路構成を示すブロック回路図で
ある。
【図2】図1に示されるPLL回路部の動作を説明する
ためのフローチャートである。
【図3】図1に示されるPLL回路部の発振周波数とロ
ック電圧の関係を表す特性図である。
【図4】図1に示されるPLL回路部の負電圧決定から
負電圧出力終了迄の動作を表すフローチャートである。
【図5】図1に示される可変容量ダイオードのアノード
への印加電圧を0Vから−3Vに変化させたときの、ス
イッチング回路のオン/オフ状態とアノード電圧の関係
を表す特性図である。
【図6】図1に示される可変容量ダイオードのアノード
への印加電圧を−3Vから−6Vに変化させたときの、
スイッチング回路のオン/オフ状態とアノード電圧の関
係を表す特性図である。
【図7】図1に示される可変容量ダイオードのアノード
への印加電圧を0Vから−6Vに変化させたときの、ス
イッチング回路のオン/オフ状態とアノード電圧の関係
を表す特性図である。
【図8】図1に示される可変容量ダイオードのアノード
への印加電圧を−6Vから−6Vに変化させたときの、
スイッチング回路のオン/オフ状態とアノード電圧の関
係を表す特性図である。
【図9】図1に示される可変容量ダイオードのアノード
への印加電圧を−6Vから−3Vに変化させたときの、
スイッチング回路のオン/オフ状態とアノード電圧の関
係を表す特性図である。
【図10】図1に示される可変容量ダイオードのアノー
ドへの印加電圧を−3Vから0Vに変化させたときの、
スイッチング回路のオン/オフ状態とアノード電圧の関
係を表す特性図である。
【図11】図1に示される可変容量ダイオードのアノー
ドへの印加電圧を−6Vから0Vに変化させたときの、
スイッチング回路のオン/オフ状態とアノード電圧の関
係を表す特性図である。
【図12】従来の電圧制御発振器における発振周波数と
ロック電圧の関係を表す特性図である。
【符号の説明】
1 マイコン 2 D/Aコンバータ 3 オペアンプ 4 電圧制御発振器 5 スイッチング回路 6 発振器 7 PLL回路 8 ループフィルタ 9 DC/DCコンバータ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】分周比制御データを受けて分周比が制御さ
    れかつその分周出力を位相比較器に供給する可変分周器
    を備えた位相同期ループ回路における電圧制御発振器に
    おいて、 前記位相同期ループ回路の供給電源電圧に対して負の電
    圧を生成する負電圧生成回路を備え、 前記負電圧生成回路の出力負電圧を、前記分周比制御デ
    ータに対応して前記電圧制御発振器の可変容量ダイオー
    ドのアノードに印加して、発振周波数範囲を拡大するよ
    うに構成すると共に、 前記可変容量ダイオードのアノードに印加されている、
    前記負電圧生成回路の出力負電圧を、複数の発振周波数
    範囲のそれぞれに対応して新たな出力負電圧に変化させ
    るときに、前記アノードの電荷を放電させた後に前記新
    たな出力負電圧を印加するように構成した ことを特徴と
    する電圧制御発振器。
  2. 【請求項2】前記負電圧生成回路により複数の発振周波
    数範囲のそれぞれに対応して複数段の出力負電圧を生成
    し、この複数段の出力負電圧のそれぞれを、前記分周比
    制御データに対応して前記可変容量ダイオードのアノー
    ドに印加して、発振周波数範囲を拡大するように構成さ
    れたことを特徴とする請求項1に記載の電圧制御発振
    器。
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