JP4114753B2 - OSCILLATOR CIRCUIT, INFORMATION RECORDING / REPRODUCING DEVICE USING SAME, AND WIRELESS TRANSMITTER - Google Patents
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Description
本発明は発振回路に関する。特に発振周波数の変更が可能な発振回路およびそれを利用した情報記録再生装置、無線送信装置に関する。 The present invention relates to an oscillation circuit. In particular, the present invention relates to an oscillation circuit capable of changing an oscillation frequency, an information recording / reproducing apparatus using the oscillation circuit, and a wireless transmission apparatus.
電圧制御型の発振回路は、例えば、光ピックアップやPLL(Phase Locked Loop)に使用され、一般に印加される制御電圧に応じて発振周波数を変化させて設定し、当該発振周波数の信号を発振出力する。従来技術における電圧制御発振器の一例は、反転アンプ、第1の充放電回路、第2の充放電回路を一巡するように接続している。この構成において、反転アンプからの反転電圧信号の位相は、第1の充放電回路と第2の充放電回路で段階的に遅れ、さらに、第2の充放電回路の出力が再び反転アンプに入力される。一巡した反転電圧信号の位相は当初の位相と再び同一になるため、電圧制御発振器は以上の処理の繰返しによって継続して発振可能となる。なお、電圧制御発振器の発振周波数は、主に第1の充放電回路と第2の充放電回路における充放電電流の大きさに応じて決定され、さらに充放電電流の大きさは、充放電電流よりも大きな電流値レベルであって、かつ制御が容易な制御電流によって制御される(例えば、特許文献1参照。)。
従来の技術においては、充放電電流が非常に小さくても、制御は制御電流によってなされるため、制御のための電流値レベルの安定化によって、低い発振周波数においても安定して発振可能である。一方、一般的に高い発振周波数においては、さらに以下の課題の検討が必要である。高い発振周波数の発振信号を発振し、さらに当該発振信号を電界効果トランジスタ(FET:Field effect transistor)によって増幅する場合(以下、このFETを「増幅用FET」という)、増幅用FETに流す電流が小さければ、増幅用FETの動作速度が遅くなるため、その結果、発振信号は十分に増幅されなくなる。しかし、高い発振周波数の発振信号を十分に増幅するために、増幅用FETに流す電流を大きくすれば、高い発振周波数のかわりに低い発振周波数の発振信号を増幅させる場合において、必要以上の電力が消費される。 In the conventional technique, even if the charge / discharge current is very small, control is performed by the control current. Therefore, stable oscillation can be achieved even at a low oscillation frequency by stabilizing the current value level for control. On the other hand, in general, at the high oscillation frequency, further examination of the following problems is necessary. When an oscillation signal having a high oscillation frequency is oscillated and the oscillation signal is further amplified by a field effect transistor (FET) (hereinafter, this FET is referred to as an “amplification FET”), the current flowing through the amplification FET is If it is small, the operating speed of the amplifying FET becomes slow, and as a result, the oscillation signal is not sufficiently amplified. However, if the current passed through the amplifying FET is increased in order to sufficiently amplify the oscillation signal with a high oscillation frequency, more power than necessary is required when amplifying an oscillation signal with a low oscillation frequency instead of a high oscillation frequency. Is consumed.
一方、発振回路をLSI(Large‐Scale Integrated circuit)等に内蔵して提供する提供者にとっては、量産効果を得るために、当該LSIは汎用的に使用できる方が望ましい。また、LSIを装置等に組み込む使用者は、装置の中で設定する発振周波数において、十分な振幅の信号出力を必要とし、低い消費電力での動作を望む。そのために発振回路には、広い発振周波数の範囲で信号出力や消費電力などの特性を適正にすることが望まれる。特に、使用者が発振回路を所定の装置内に適用し、当該装置の使用中に、所定の設定に応じて発振周波数が変化する場合、それぞれの発振周波数に対して信号出力や消費電力についての所定の要件を満たす必要がある。 On the other hand, for a provider who provides an oscillation circuit incorporated in an LSI (Large-Scale Integrated circuit) or the like, it is desirable that the LSI can be used for general purposes in order to obtain a mass production effect. In addition, a user who incorporates an LSI into a device or the like needs a signal output with sufficient amplitude at an oscillation frequency set in the device, and desires an operation with low power consumption. Therefore, it is desired that the oscillation circuit has proper characteristics such as signal output and power consumption in a wide oscillation frequency range. In particular, when a user applies an oscillation circuit in a predetermined device and the oscillation frequency changes according to a predetermined setting during use of the device, the signal output and power consumption for each oscillation frequency Must meet certain requirements.
本発明者はこうした状況を認識して、本発明をなしたものであり、その目的は発振周波数に応じて、発振信号の特性を良好にし、消費電力を低くした発振回路およびそれを利用した情報記録再生装置、無線送信装置を提供することである。 The present inventor has recognized the above situation and made the present invention. The purpose of the present invention is to improve the characteristics of the oscillation signal and reduce the power consumption according to the oscillation frequency, and information using the oscillation circuit. It is to provide a recording / reproducing apparatus and a wireless transmission apparatus.
本発明のある態様は、発振回路である。この発振回路は、発振信号の発振周波数を設定可能であり、発振周波数が設定された発振信号を出力する発振信号生成回路と、出力した発振信号を増幅する増幅器と、増幅した発振信号の電圧を電流に変換して増幅する変換増幅回路と、発振信号生成回路の設定内容に応じて、増幅器の動作特性を調整する周波数依存型調整回路とを含む。 One embodiment of the present invention is an oscillation circuit. This oscillation circuit can set the oscillation frequency of the oscillation signal. The oscillation signal generation circuit that outputs the oscillation signal with the oscillation frequency set, the amplifier that amplifies the output oscillation signal, and the voltage of the amplified oscillation signal It includes a conversion amplifier circuit that converts the current into a current and amplifies it, and a frequency-dependent adjustment circuit that adjusts the operating characteristics of the amplifier according to the settings of the oscillation signal generation circuit.
「増幅器」における増幅率は、回路に応じて適宜設定されればよく、例えば、増幅率が「1」より大きい場合、増幅率が「1」の場合、増幅率が「1」より小さい場合も含むものとする。
「設定内容」は、発振周波数に関する設定を示すが、当該設定は、電流値や電圧値あるいはその他の信号にもとづいてなされるものとする。
The amplification factor in the “amplifier” may be appropriately set according to the circuit. For example, when the amplification factor is larger than “1”, when the amplification factor is “1”, the amplification factor may be smaller than “1”. Shall be included.
“Setting content” indicates a setting related to the oscillation frequency, and the setting is made based on a current value, a voltage value, or other signals.
発振信号生成回路において、発振信号の発振周波数を高く設定した場合、周波数依存型調整回路は、増幅器の動作速度を高めてもよい。
「高く設定」は、電圧値や電流値の大きさ、あるいは所定の信号に応じてなされるが、最終的に発振周波数が高くなればよいものとする。
When the oscillation frequency of the oscillation signal is set high in the oscillation signal generation circuit, the frequency dependent adjustment circuit may increase the operating speed of the amplifier.
“High setting” is performed according to the magnitude of the voltage value or current value, or a predetermined signal, but it is only necessary that the oscillation frequency finally increase.
以上の発振回路により、発振信号の発振周波数に応じて増幅器の動作特性を調整可能であるため、発振周波数が高くなれば増幅器はより高速に動作して、高い発振周波数の発振信号を出力可能になる。
発振信号生成回路は、リング発振器と、リング発振器に対して、設定内容に従った駆動電流を流す駆動回路を含み、周波数依存型調整回路は、駆動電流に応じた電流を増幅器に流して、増幅器を動作させてもよい。
With the above oscillation circuit, the operating characteristics of the amplifier can be adjusted according to the oscillation frequency of the oscillation signal, so that if the oscillation frequency increases, the amplifier operates faster and can output an oscillation signal with a higher oscillation frequency. Become.
The oscillation signal generation circuit includes a ring oscillator and a drive circuit that causes a drive current to flow to the ring oscillator according to the set contents, and the frequency-dependent adjustment circuit causes a current corresponding to the drive current to flow to the amplifier, and the amplifier May be operated.
本発明の別の態様も、発振回路である。この発振回路は、所定の発振信号を出力する発振信号生成回路と、出力した発振信号を増幅する増幅器と、増幅した発振信号の電圧を電流に変換して増幅する変換増幅回路と、変換増幅回路の変換特性を設定する設定回路と、設定回路の設定内容に応じて、増幅器の動作特性を調整する出力依存型調整回路とを含む。 Another embodiment of the present invention is also an oscillation circuit. This oscillation circuit includes an oscillation signal generation circuit that outputs a predetermined oscillation signal, an amplifier that amplifies the output oscillation signal, a conversion amplification circuit that converts and amplifies the voltage of the amplified oscillation signal into a current, and a conversion amplification circuit A setting circuit that sets the conversion characteristics of the amplifier, and an output-dependent adjustment circuit that adjusts the operating characteristics of the amplifier in accordance with the setting contents of the setting circuit.
設定回路において、発振信号の電圧を電流に変換するための電流を大きく設定した場合、出力依存型調整回路は、増幅器の動作速度を高めてもよい。
以上の発振回路により、発振信号の電圧を電流に変換するための設定に応じて、増幅器の動作特性を調整可能であるため、例えば、増幅器の高速動作によって、発振信号の電流を大きくして出力可能である。
In the setting circuit, when the current for converting the voltage of the oscillation signal into the current is set large, the output dependent adjustment circuit may increase the operation speed of the amplifier.
With the above oscillation circuit, the operational characteristics of the amplifier can be adjusted according to the setting for converting the voltage of the oscillation signal into current. For example, the current of the oscillation signal can be increased and output by high-speed operation of the amplifier. Is possible.
本発明によれば、発振周波数に応じて、発振信号の特性を良好にし、消費電力を低くできる。 According to the present invention, the characteristics of the oscillation signal can be improved and the power consumption can be reduced according to the oscillation frequency.
(実施の形態1)
実施の形態1は、製造者が汎用性を目的として、広い範囲の発振周波数の発振信号を発振できるように製造し、また使用者が所定の発振周波数に設定して所定の装置に組み込むことを前提にした高周波発振回路に関する。本実施の形態における高周波発振回路は、印加された制御電圧に応じて発振信号の発振周波数を変化させる。例えば制御電圧が高ければ発振周波数を高くし、制御電圧が低ければ発振周波数を低くする。また、発振信号の電圧の振幅は増幅用FETによって十分に増幅され、さらに増幅された発振信号の電圧は電流に変換される。特に本実施の形態における高周波発振回路は、制御電圧を高く設定すれば、増幅用FETに流す電流を増加させるため、発振周波数が高い場合に増幅用FETを高速動作できる。一方、発振周波数が低い場合には、増幅用FETに流す電流を少なくできるため、消費電力を低減できる。
(Embodiment 1)
In the first embodiment, for the purpose of versatility, the manufacture is performed so that an oscillation signal having a wide range of oscillation frequencies can be oscillated, and the user sets a predetermined oscillation frequency and incorporates it into a predetermined device. The present invention relates to the presupposed high-frequency oscillation circuit. The high-frequency oscillation circuit in the present embodiment changes the oscillation frequency of the oscillation signal in accordance with the applied control voltage. For example, if the control voltage is high, the oscillation frequency is increased, and if the control voltage is low, the oscillation frequency is decreased. In addition, the amplitude of the oscillation signal voltage is sufficiently amplified by the amplification FET, and the amplified oscillation signal voltage is converted into a current. In particular, the high-frequency oscillation circuit according to the present embodiment increases the current flowing through the amplification FET when the control voltage is set high, and therefore can operate the amplification FET at high speed when the oscillation frequency is high. On the other hand, when the oscillation frequency is low, the current flowing through the amplifying FET can be reduced, so that power consumption can be reduced.
図1は、実施の形態1に係る高周波発振回路100を示す。高周波発振回路100は、電圧制御型発振回路50、増幅器52、変換増幅回路54、加算器56を含み、電圧制御型発振回路50は、電圧制御型電流源58、信号発振回路60を含み、変換増幅回路54は、第1スイッチ回路62、第2スイッチ回路64、第1電流値変換増幅回路66、第2電流値変換増幅回路68、定電流源70を含む。また信号として、制御電圧306、発振器駆動電流308、第1源発振信号310、第2源発振信号312、第1増幅発振信号314、第2増幅発振信号316、変換用定電流318、第1電流発振信号320、第2電流発振信号322、増幅器駆動電流324、発振器等価電流326、変換用等価電流328を含む。
FIG. 1 shows a high-
電圧制御型電流源58は、制御電圧306を印加し、制御電圧306の大きさに応じた発振器駆動電流308と発振器等価電流326を流す。ここでは、発振器駆動電流308と発振器等価電流326の大きさは比例関係を有し、両者は制御電圧306の増加に従って大きくなる。
The voltage control type
信号発振回路60は、発振器駆動電流308の大きさに応じた発振周波数の第1源発振信号310と第2源発振信号312を出力する。具体的には、発振器駆動電流308が大きくなれば、発振周波数が高く設定される。第1源発振信号310や第2源発振信号312は、例えば、正弦波のように最大値と最小値を一定期間で繰返し出現させるが、後述する増幅器52での差動増幅処理を可能にするために、バランス信号を構成する。なお、「バランス信号」は差動信号を示し、一方、「アンバランス信号」はグランド等を基準にした通常の信号を示すものとする。
The
増幅器52は、第1源発振信号310と第2源発振信号312をそれぞれ差動増幅処理し、第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316を出力する。なお、差動増幅処理は、後述の第1スイッチ回路62や第2スイッチ回路64におけるドライブ能力の増加を目的として実行される。第1増幅発振信号314や第2増幅発振信号316は、第1源発振信号310や第2源発振信号312と同様の波形を有し、バランス信号を構成する。なお、前述の増幅用FETは増幅器52に含まれる。
The
定電流源70は、第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316の電圧を電流に変換するための変換用定電流318を供給する。ここで変換用定電流318は一定値に規定されており、さらに変換用定電流318と比例関係を有する変換用等価電流328も出力される。
The constant
第1スイッチ回路62は、第1増幅発振信号314を第1電流発振信号320に変換する。ここでは、第1増幅発振信号314の値が大きければ第1電流発振信号320の値が変換用定電流318の値に近くなり、また第1増幅発振信号314の値が小さければ第1電流発振信号320の値がより小さくなる。第2スイッチ回路64も第1スイッチ回路62と同様に動作し、第2増幅発振信号316を第2電流発振信号322に変換する。
The
第1電流値変換増幅回路66は、第1電流発振信号320の値を変換し、第2電流値変換増幅回路68は、第2電流発振信号322の値を変換する。ここでは、変換された第1電流発振信号320がソース電流に、変換された第2電流発振信号322の値がシンク電流に対応し、第1スイッチ回路62と第2スイッチ回路64における切替にもとづいて、シンク電流とソース電流が切替えられた出力電流になる。ここで、「出力電流」は、「シンク電流」と「ソース電流」を含むものとする。
The first current value
加算器56は、発振器等価電流326と変換用等価電流328を加えた増幅器駆動電流324を増幅器52に流す。増幅器駆動電流324が大きくなれば、増幅器52の動作が高速になる。すなわち、第1源発振信号310と第2源発振信号312がより高い発振周波数で変動しても、増幅器駆動電流324が大きくなるため、増幅器52の動作もより高い発振周波数に追従でき、第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316の振幅がより大きくなる。
The
さらに、詳細については実施の形態2において後述するが、増幅器駆動電流324には変換用等価電流328も加えられているため、さらに第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316の振幅が大きくなっても、変換用定電流318の値にかかわらず、第1電流発振信号320と第2電流発振信号322の振幅も大きくなる。
Further, although details will be described later in Embodiment 2, since the conversion equivalent current 328 is also added to the amplifier drive current 324, the amplitudes of the first amplified
図2は、増幅器52の出力信号として、第1増幅発振信号314の時間変化を示す。図中の実線は、増幅器駆動電流324が十分大きい場合を示し、図中の点線は、増幅器駆動電流324が小さい場合を示す。増幅器駆動電流324が大きければ、増幅器52の動作は高い発振周波数の第1源発振信号310の変動に十分追従できるため、第1増幅発振信号314の振幅も大きくなる。一方、増幅器駆動電流324が小さければ、増幅器52の動作が第1源発振信号310の変動に十分追従できないため、第1増幅発振信号314の振幅がより小さくなる。なお、第2増幅発振信号316についても同様である。
FIG. 2 shows a time change of the first amplified
図3は、変換増幅回路54で電圧から変換された出力電流を示す。図中の実線は、第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316の振幅が大きい場合を示し、図中の点線は、第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316の振幅が小さい場合を示す。第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316の振幅が小さい場合とは、例えば、増幅器駆動電流324に変換用等価電流328を加算していない場合を想定する。第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316の振幅が大きければ、第1スイッチ回路62と第2スイッチ回路64のスイッチングが高速になり、十分に第1電流発振信号320と第2電流発振信号322に変換できるため、結果として、変換増幅回路54で変換される出力電流の振幅も大きくなる。一方、第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316の振幅が小さければ、十分に第1電流発振信号320と第2電流発振信号322に変換できないため、結果として、変換増幅回路54で変換される出力電流の振幅が小さくなる。
FIG. 3 shows the output current converted from the voltage by the
ここで、「出力電流の振幅」は、例えば、シンク電流とソース電流の大きさの最大値の和、シンク電流の大きさの最大値、ソース電流の大きさの最大値などによって規定されるが、ここではこれらを明示的に区別しないものとする。 Here, the “amplitude of the output current” is defined by, for example, the sum of the maximum values of the sink current and the source current, the maximum value of the sink current, and the maximum value of the source current. These are not explicitly distinguished here.
本実施の形態による高周波発振回路100の構成において、電圧制御型発振回路50、増幅器52は差動処理にもとづき電圧のバランス信号を伝送し、当該バランス信号を最終的に変換増幅回路54で電流のアンバランス信号に変換している。このような構成によるバランス信号間においては、信号のひずみ成分も相殺されるため、信号のひずみ成分が低減され、その結果、電磁妨害(EMI:Electromagnetic Interference)の高調波成分が低減される。そのため、高周波発振回路100は、高調波成分が不要に含まれない信号を出力できる。
In the configuration of the high-
以上の構成による高周波発振回路100の動作は、以下のとおりである。制御電圧306を大きくすると、電圧制御型電流源58が流す発振器駆動電流308と発振器等価電流326も大きくなる。信号発振回路60は、発振器駆動電流308が大きくなればより高い発振周波数の第1源発振信号310と第2源発振信号312を出力する。また、発振器等価電流326が大きくなれば、加算器56から流れる増幅器駆動電流324も大きくなる。増幅器駆動電流324が大きくなれば、増幅器52はより高い発振周波数の第1源発振信号310と第2源発振信号312を十分大きい振幅の第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316にそれぞれ増幅する。
The operation of the high-
第1スイッチ回路62と第2スイッチ回路64は、定電流源70からの変換用定電流318をもとに第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316をそれぞれ第1電流発振信号320と第2電流発振信号322に変換する。第1電流値変換増幅回路66と第2電流値変換増幅回路68は、第1電流発振信号320と第2電流発振信号322の値をそれぞれ変換し、さらに第1スイッチ回路62と第2スイッチ回路64の切替のよって最終的な出力電流になる。なお、制御電圧306の大きさに関係なく、定電流源70からの変換用等価電流328が増幅器駆動電流324に加えられて増幅器52に流されているため、第1スイッチ回路62と第2スイッチ回路64において変換された第1電流発振信号320と第2電流発振信号322の振幅がより変換用定電流318の値に近くなる。
The
本実施の形態によれば、発振信号の発振周波数に応じた電流を増幅器に流すため、発振周波数が高い場合には、出力電流の振幅を大きくでき、また発振周波数が低い場合には、低消費電力の動作を実現できる。これに加えて、発振信号の電圧を電流に変換するために使用する電流に比例した電流を増幅器に流すため、増幅器におけるスイッチング特性がより高速になり、発振信号をより大きい振幅の電圧に増幅できるため、出力電流の振幅を大きくできる。 According to the present embodiment, since the current corresponding to the oscillation frequency of the oscillation signal flows through the amplifier, the amplitude of the output current can be increased when the oscillation frequency is high, and the power consumption is low when the oscillation frequency is low. Power operation can be realized. In addition, since the current proportional to the current used to convert the voltage of the oscillation signal into current flows through the amplifier, the switching characteristics of the amplifier become faster, and the oscillation signal can be amplified to a larger amplitude voltage. Therefore, the amplitude of the output current can be increased.
(実施の形態2)
実施の形態2は、実施の形態1と同様の高周波発振回路であるが、実施の形態1では高周波発振回路を機能ブロックによって説明したが、実施の形態2では、高周波発振回路をFET等の回路配置によって説明する。
(Embodiment 2)
The second embodiment is a high-frequency oscillation circuit similar to that of the first embodiment. However, in the first embodiment, the high-frequency oscillation circuit has been described using functional blocks, but in the second embodiment, the high-frequency oscillation circuit is a circuit such as an FET. This will be explained according to the arrangement.
図4は、実施の形態2に係る高周波発振回路100を示す。なお、図中において、図1における機能ブロックおよび信号と同一のものは、同一の符号で示す。
可変電流源72は、制御電圧306に応じて変化する電流を流す。トランジスタTr1からトランジスタTr3はカレントミラー回路を構成しており、トランジスタTr2とトランジスタTr3から発振器等価電流326と発振器駆動電流308をそれぞれ流す。前述のとおり、発振器駆動電流308、発振器等価電流326、可変電流源72からの電流は互いに比例関係を有している。
FIG. 4 shows a high-
The variable
トランジスタTr4からトランジスタTr9はカレントミラー回路を構成しており、さらにトランジスタTr10からトランジスタTr14もカレントミラー回路を構成している。これらのカレントミラー回路によって発振器駆動電流308に応じた電流が、それぞれ第1インバータ74、第2インバータ76、第3インバータ78、第4インバータ80によって構成された差動出力型のリング発振器に流される。つまり、発振器駆動電流308が大きくなれば、リング発振器に流される電流が大きくなるため、リング発振器から出力される第1源発振信号310と第2源発振信号312の発振周波数が高くなる。
Transistors Tr4 to Tr9 form a current mirror circuit, and transistors Tr10 to Tr14 also form a current mirror circuit. By these current mirror circuits, a current corresponding to the oscillator driving current 308 is supplied to the differential output type ring oscillator constituted by the
トランジスタTr15からトランジスタTr18、トランジスタTr23、トランジスタTr24は差動増幅器を構成しており、第1源発振信号310と第2源発振信号312がトランジスタTr23とトランジスタTr24のゲート端子にそれぞれ印加されて、差動増幅処理される。この差動増幅処理は、実施の形態1と同様に、後述のトランジスタTr32やトランジスタTr33におけるドライブ能力を高めることを目的とする。また、トランジスタTr19からトランジスタTr22、トランジスタTr25、トランジスタTr26も差動増幅器を構成しているため、第1源発振信号310と第2源発振信号312は2段階で増幅され、それぞれ第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316として出力される。また、それぞれの差動増幅器に流される増幅器駆動電流324については後述する。
The transistor Tr15 to the transistor Tr18, the transistor Tr23, and the transistor Tr24 constitute a differential amplifier, and the first
トランジスタTr41とトランジスタTr40は、カレントミラー回路を構成しており、可変電流源82からの一定値の変換用定電流318、および変換用定電流318と比例関係を有する変換用等価電流328を流す。
The transistor Tr41 and the transistor Tr40 constitute a current mirror circuit, and the constant current for
トランジスタTr32は、ゲート端子に印加される第1増幅発振信号314を第1電流発振信号320に変換する。ここで、トランジスタTr32はnチャネル型であるため、第1増幅発振信号314の値が大きくなれば、第1電流発振信号320の値も変換用定電流318の値に近くなる。トランジスタTr33は、トランジスタTr32と同一の動作を行い、第2電流発振信号322に変換する。トランジスタTr34とトランジスタTr35はカレントミラー回路を構成しており、第1電流発振信号320と比例関係を有する第1の出力電流に変換する。また、トランジスタTr36とトランジスタTr37、およびトランジスタTr38とトランジスタTr39はそれぞれカレントミラー回路を構成しており、第2電流発振信号322と比例関係を有する第2の出力電流に変換する。さらに、第1の出力電流と第2の出力電流は、トランジスタTr32とトランジスタTr33の切替によって、最終的な出力電流になる。
The transistor Tr32 converts the first amplified
トランジスタTr27、トランジスタTr28、トランジスタTr30はカレントミラー回路を構成しており、発振器等価電流326と比例関係を有する増幅器駆動電流324がトランジスタTr28とトランジスタTr30から流される。前述のとおり、発振器等価電流326が大きくなれば、それに応じて増幅器駆動電流324も大きくなる。 The transistor Tr27, the transistor Tr28, and the transistor Tr30 form a current mirror circuit, and an amplifier drive current 324 that is proportional to the oscillator equivalent current 326 is supplied from the transistor Tr28 and the transistor Tr30. As described above, when the oscillator equivalent current 326 increases, the amplifier driving current 324 increases accordingly.
変換用等価電流328に比例した電流を増幅器駆動電流324に加えている理由は、以下の通りである。最終的な出力電流の振幅を大きくするためには、変換用定電流318を大きくする必要がある。しかし、トランジスタTr32およびトランジスタTr33のゲート−ソース間電圧が低くければ、トランジスタTr32とトランジスタTr33のスイッチング動作が遅くなるため、第1電流発振信号320と第2電流発振信号322の振幅に変換用定電流318を効率よく伝えられない。そこで、変換用定電流318と一定の関係を有する変換用等価電流328を流し、トランジスタTr41、トランジスタTr31、トランジスタTr29で構成されるカレントミラー回路から流される電流を増幅器駆動電流324に加える。
The reason why the current proportional to the conversion equivalent current 328 is added to the amplifier drive current 324 is as follows. In order to increase the amplitude of the final output current, it is necessary to increase the conversion constant current 318. However, if the gate-source voltage of the transistor Tr32 and the transistor Tr33 is low, the switching operation of the transistor Tr32 and the transistor Tr33 is delayed, so that the amplitude of the first
それによって、差動増幅器に流される増幅器駆動電流324がさらに大きくなるため、差動増幅器の動作特性がより高速になる。そのため、第1源発振信号310と第2源発振信号312の変動に追従できて、第1増幅発振信号314の第2増幅発振信号316の振幅が十分に大きくなる。その結果、トランジスタTr32およびトランジスタTr33のゲート−ソース間電圧の最大値が大きくなるため、トランジスタTr32とトランジスタTr33のスイッチング動作が速くなり、最終的な出力電流の振幅に変換用定電流318を効率よく伝えられる。
As a result, the amplifier drive current 324 flowing through the differential amplifier is further increased, so that the operating characteristics of the differential amplifier become faster. Therefore, it is possible to follow fluctuations in the first
図2は、増幅器52の出力信号として、第1増幅発振信号314あるいは第2増幅発振信号316の時間変化を示し、図3は、変換増幅回路54で電圧から変換された出力電流を示すが、実施の形態1と同一であるため、ここではこれらの説明を省略する。
2 shows the time change of the first amplified
以上の構成による高周波発振回路100の動作は、以下のとおりである。制御電圧306を大きくすると、カレントミラー回路におけるトランジスタTr2が流す発振器等価電流326とトランジスタTr3が流す発振器駆動電流308が大きくなる。発振器駆動電流308が大きくなれば、第1インバータ74、第2インバータ76、第3インバータ78、第4インバータ80から出力される第1源発振信号310と第2源発振信号312の発振周波数が高くなる。また、発振器等価電流326が大きくなれば、カレントミラー回路におけるトランジスタTr28とトランジスタTr30が流す増幅器駆動電流324も大きくなる。増幅器駆動電流324が大きくなれば、増幅器52において、より高い発振周波数の第1源発振信号310と第2源発振信号312を十分大きい振幅の第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316にそれぞれ増幅する。
The operation of the high-
トランジスタTr32とトランジスタTr33は、カレントミラー回路におけるトランジスタTr40からの変換用定電流318をもとに第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316を第1電流発振信号320と第2電流発振信号322にそれぞれ変換する。カレントミラー回路におけるトランジスタTr35は第1電流発振信号320の値を変換し、また別のカレントミラー回路におけるトランジスタTr39は第2電流発振信号322の値を変換する。変換された電流はトランジスタTr32とトランジスタTr33の切替に応じて、最終的な出力電流となる。なお、制御電圧306の大きさに関係なく、トランジスタTr31とトランジスタTr29によって変換用等価電流328が増幅器駆動電流324に加えられて流されているため、トランジスタTr32とトランジスタTr33のゲート−ソース間電圧も高くなり、その結果、第1電流発振信号320と第2電流発振信号322の振幅が変換用定電流318の値により近くなる。
The transistors Tr32 and Tr33 are configured to convert the first amplified
本実施の形態によれば、制御電圧を高くすると、発振信号の発振周波数が高くなると共に、差動増幅器におけるトランジスタが高速に動作するため、出力電流の振幅を大きくでき、一方、発振周波数が低い場合には、トランジスタを低消費電力で動作できる。また、発振信号の電圧を電流に変換するためのトランジスタに使用する電流に比例した電流が、差動増幅器におけるトランジスタに流されるため、差動増幅器におけるトランジスタが高速に動作し、発振信号の増幅が大きくなるため、発振信号の電圧を電流に効率よく変換できる。 According to the present embodiment, when the control voltage is increased, the oscillation frequency of the oscillation signal is increased and the transistor in the differential amplifier operates at high speed, so that the amplitude of the output current can be increased, while the oscillation frequency is low. In some cases, the transistor can be operated with low power consumption. In addition, since a current proportional to the current used for the transistor for converting the voltage of the oscillation signal into a current is passed through the transistor in the differential amplifier, the transistor in the differential amplifier operates at high speed, and the oscillation signal is amplified. Therefore, the voltage of the oscillation signal can be efficiently converted into a current.
(実施の形態3)
実施の形態3は、実施の形態1や2における高周波発振回路を適用した装置あるいはLSIの構成について説明する。
図5(a)は、実施の形態3に係る高周波発振回路100の適用例のうち、光ピックアップ200の構成を示す。光ピックアップ200は、高周波発振回路100、半導体レーザチップ102、モニタ用フォトダイオード104、受光用フォトダイオード108を含む。光ピックアップ200は、光ディスク装置あるいは光磁気ディスク装置などの情報記録再生装置において、記録媒体であるディスクに対して信号の読み出しあるいは書き込みを行う。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a configuration of an apparatus or LSI to which the high-frequency oscillation circuit in the first or second embodiment is applied will be described.
FIG. 5A shows the configuration of the
半導体レーザチップ102は、後述の高周波発振回路100から供給される電流に応じてレーザビームを出射する。高周波発振回路100は、後述のAPC(Automatic Power Control)回路106からの電圧で示された制御信号にもとづいて半導体レーザチップ102に電流を供給する。
The
光学系110は、半導体レーザチップ102から出射されるレーザビームを図示しない記録媒体のディスクに光スポットとして照射し、また、ディスクからの反射光を後述の受光用フォトダイオード108へ導く。
The
受光用フォトダイオード108は、反射光を電流信号に変換する。さらに当該電流信号は電圧信号に変換される。モニタ用フォトダイオード104は、半導体レーザチップ102から出射されるレーザビームの一部を電流信号に変換する。なお、ここでレーザビームの一部とは、半導体レーザチップ102の光学系110が存在しない側から出射されるレーザビームをいう。
The
APC回路106は、モニタ用フォトダイオード104が出力する電流信号にもとづいて、半導体レーザチップ102からレーザビームが常に一定のパワーで出力されるように、高周波発振回路100へ制御信号を出力する、すなわち、半導体レーザチップ102のフィードバック制御を行う。ここで、APC回路106は、以下の理由のために備えられる。光ピックアップ200が出力する電圧信号レベルを所定のレベルに保つ必要があるが、半導体レーザチップ102が出力するレーザビームのパワーは個体差があるとともに温度変化に対して敏感に反応するので、半導体レーザチップ102に対して同一の制御を行うだけではレーザビームのパワーが一定にならず、したがって、電圧信号の出力レベルを一定に保つことができない。
The
一方、高周波発振回路100は、実施の形態1や2で記載したとおり、高い発振周波数においても出力電流の振幅を大きくできるため、半導体レーザチップ102は、安定してレーザビームを出射可能である。
On the other hand, since the high-
図5(b)は、実施の形態3に係る高周波発振回路100の適用例のうち、周波数変換回路202の構成を示す。周波数変換回路202は、高周波発振回路100、乗算回路122、BPF(Bandpass Filter)124、増幅器126を含む。周波数変換回路202は、通信装置において、送信すべき信号を伝送するための信号に変換する。より具体的には、無線送信装置において、送信すべきベースバンド信号または当該ベースバンド信号を周波数変換した中間周波数信号を無線周波数信号に周波数変換する。
FIG. 5B shows a configuration of the
信号生成部120は、送信すべき信号をベースバンド信号として生成し、当該ベースバンド信号を中間周波数に周波数変換する。
高周波発振回路100は、送信に使用する無線周波数に応じた電圧を入力し、無線周波数の信号を出力する。
The
The high-
乗算回路122は、中間周波数の信号を無線周波数の信号によって周波数変換する。さらに、BPF124は周波数変換によって発生した高調波の影響を低減する。
The
増幅器126は、BPF124の出力信号を無線伝搬路において送信するために、所定の電力まで増幅する。
ここで、高周波発振回路100は、実施の形態1や2で記載したとおり、高い発振周波数においても大きい値の電流を出力可能なため、半導体レーザチップ102は、無線周波数の信号を安定して出力可能である。
The
Here, as described in the first and second embodiments, the high-
図5(c)は、実施の形態3に係る高周波発振回路100の適用例のうち、PLL204の構成を示す。PLL204は、高周波発振回路100、位相比較器150、ループフィルタ152、分周器154を含む。
FIG. 5C shows the configuration of the
位相比較器150は、外部から入力される基準クロック信号と分周器154から入力される参照クロック信号との位相および周波数を比較して、その差に比例した直流信号を出力する。ループフィルタ152は、入力される信号の高周波成分を除去し、制御電圧を出力する。高周波発振回路100は、入力される制御電圧に応じた周波数のクロック信号を出力する。ここでは、基準クロック信号の周波数のN倍の周波数を有するクロック信号を出力する。出力されたクロック信号は、分周器154において1/Nに分周され、参照クロック信号として、位相比較器150に入力される。
The
本実施の形態によれば、高い発振周波数においても出力電流の振幅を大きくでき、かつ低い発振周波数において低消費電力の動作を実現できる高周波発振回路をさまざまな装置やLSIにおいて適用可能である。 According to the present embodiment, the high-frequency oscillation circuit that can increase the amplitude of the output current even at a high oscillation frequency and can realize an operation with low power consumption at a low oscillation frequency can be applied to various devices and LSIs.
なお、本発明と実施の形態に係る構成の対応を例示する。「発振信号生成回路」は、電圧制御型電流源58の可変電流源72とカレントミラー回路におけるトランジスタTr1、トランジスタTr3と信号発振回路60に対応する。「増幅器」は、増幅器52に対応する。「変換増幅回路」は、変換増幅回路54に対応する。「周波数依存型調整回路」は、電圧制御型電流源58のカレントミラー回路におけるトランジスタTr1、トランジスタTr2と加算器56のカレントミラー回路におけるトランジスタTr27、トランジスタTr28、トランジスタTr30に対応する。「リング発振器」は、信号発振回路60における第1インバータ74、第2インバータ76、第3インバータ78、第4インバータ80に対応する。「駆動回路」は、信号発振回路60のふたつのカレントミラー回路におけるトランジスタTr4からトランジスタTr14に対応する。
The correspondence between the present invention and the configuration according to the embodiment is illustrated. The “oscillation signal generation circuit” corresponds to the variable
また、「発振信号生成回路」は、電圧制御型電流源58の可変電流源72とカレントミラー回路におけるトランジスタTr1、トランジスタTr3と信号発振回路60に対応する。「増幅器」は、増幅器52に対応する。「変換増幅回路」は、変換増幅回路54に対応する。「設定回路」は、定電流源70に対応する。「出力依存型調整回路」は、定電流源70と加算器56のカレントミラー回路におけるトランジスタTr41、トランジスタTr31、トランジスタTr29に対応する。
The “oscillation signal generation circuit” corresponds to the variable
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.
実施の形態1から3において、信号発振回路60、増幅器52、変換増幅回路54は、差動増幅処理を前提として、それぞれ複数のトランジスタおよび信号の組み合わせで構成され、バランス信号を伝送している。しかしこれに限らず例えば、絶対的な増幅処理を前提として、アンバランス信号を伝送してもよい。本変形例によれば、高周波発振回路100を構成するトランジスタ等の部品数を削減可能である。つまり、最終的に設定した発振周波数の電流が発振されればよい。
In the first to third embodiments, the
実施の形態2において、増幅器52はふたつの差動増幅器によって構成されている。しかし、これに限らず例えば、ひとつの差動増幅器や3個以上の差動増幅器によって構成されてもよい。この変形例によれば、第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316の振幅を変更できる。つまり、増幅器52から出力される第1増幅発振信号314と第2増幅発振信号316に要求される値に応じた数の差動増幅器が設けられればよい。
In the second embodiment, the
50 電圧制御型発振回路、 52 増幅器、 54 変換増幅回路、 56 加算器、 58 電圧制御型電流源、 60 信号発振回路、 62 第1スイッチ回路、 64 第2スイッチ回路、 66 第1電流値変換増幅回路、 68 第2電流値変換増幅回路、 70 定電流源、 72 可変電流源、 74 第1インバータ、 76 第2インバータ、 78 第3インバータ、 80 第4インバータ、 82 可変電流源、 100 高周波発振回路、 306 制御電圧、 308 発振器駆動電流、 310 第1源発振信号、 312 第2源発振信号、 314 第1増幅発振信号、 316 第2増幅発振信号、 318 変換用定電流、 320 第1電流発振信号、 322 第2電流発振信号、 324 増幅器駆動電流、 326 発振器等価電流、 328 変換用等価電流、 Tr1〜Tr41 トランジスタ。
50 voltage control type oscillation circuit, 52 amplifier, 54 conversion amplification circuit, 56 adder, 58 voltage control type current source, 60 signal oscillation circuit, 62 first switch circuit, 64 second switch circuit, 66 first current value conversion amplification Circuit, 68 second current value conversion amplifier circuit, 70 constant current source, 72 variable current source, 74 first inverter, 76 second inverter, 78 third inverter, 80 fourth inverter, 82 variable current source, 100 high
Claims (3)
前記入力電圧に応じた電流を生成する電圧制御型電流源と、
前記出力した発振信号を増幅する増幅器と、
前記増幅した発振信号の電圧を電流に変換して増幅する変換増幅回路と、
前記変換増幅回路の変換特性を設定する可変電流源と、
前記電圧制御型電流源から生成される電流と、前記可変電流源の電流とを加算し、前記増幅器の動作特性を調整する加算回路と、
を含むことを特徴とする発振回路。 An oscillation signal generation circuit that outputs a predetermined oscillation signal according to an input voltage ;
A voltage-controlled current source that generates a current according to the input voltage;
An amplifier for amplifying the output oscillation signal;
A conversion amplifier circuit that converts the amplified oscillation signal voltage into current and amplifies the current;
A variable current source for setting the conversion characteristics of the conversion amplifier circuit ;
An adding circuit for adding the current generated from the voltage-controlled current source and the current of the variable current source to adjust the operating characteristics of the amplifier;
An oscillation circuit comprising:
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