JP4389872B2

JP4389872B2 - 電圧制御発振器

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Publication number: JP4389872B2
Application number: JP2005517903A
Authority: JP
Inventors: 章加藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2009-12-24
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Description

【技術分野】
【０００１】
この発明は、印加電圧信号により発振周波数を制御する電圧制御発振器、特に、発振周波数を短い時間で変化させながら出力する周波数拡散型電圧制御発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ディジタル信号の伝送にはパラレル伝送とシリアル伝送とが存在するが、高速大容量の信号伝送については、シリアル伝送が主に用いられるようになってきている。そして、ディジタル信号をシリアル伝送する場合には、伝送の基準となるクロックが必要である。ところが、情報量の増加にしたがい伝送レートを高くしなければならず、クロック周波数が高周波数化している。このように、クロック周波数が高くなると、このクロック周波数に応じて、高周波数で且つ比較的高いレベルの信号が同一周波数で連続して伝送されることとなり、この信号がノイズ（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ（以下、単に「ＥＭＩ」という））となって周辺機器に悪影響を与えるという問題が発生する。
【０００３】
この問題を解決する方法として、前記クロック周波数を時間変化させて拡散させ、ノイズを特定の周波数に集中させない、いわゆるスペクトラム拡散（または拡散スペクトル）方式を用いた電圧制御発振器が各種考案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献１】
特開平９−９８１５２号公報
【特許文献２】
特開２００３−１０１４０８公報
【特許文献３】
特許第２７５６７３９号公報
【特許文献４】
特公平９−９８１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の各種の電圧制御発振器では、発振周波数（発振周波数）を制御する方法として、発振回路に備えられた共振素子にバラクタダイオード（可変容量ダイオード）を直列接続し、このバラクタダイオードに振幅が経時的に可変する電圧信号を印加する方法を用いており、この電圧信号には一般に三角波信号を用いる。
【０００５】
ここで、バラクタダイオードは図９に示すような特性を有する。
図９はバラクタダイオードの容量の印加電圧特性を示す。
図９に示すように、バラクタダイオードは印加される電圧が高いほどキャパシタンスの変化率が少なくなり、印加される電圧が低いほどキャパシタンスの変化率が大きくなる。このため、三角波信号を印加した場合に、印加電圧が高くなる範囲ではキャパシタンスの変化率が少なくなってしまう。この印加電圧が高くなる範囲とは、すなわち、三角波のピーク付近に相当する範囲である。
ここで、図１０は、バラクタダイオードに印加される信号と、バラクタダイオードのキャパシタンスと、このバラクタダイオードを備える電圧制御発振器の発振周波数との時間変化を示した図であり、（ａ）が印加電圧を示し、（ｂ）がバラクタダイオードのキャパシタンスを示し、（ｃ）が電圧制御発振器の発振周波数を示す。なお、本図では、バラクタダイオードのカソードを共振素子に接続し、アノードを接地した場合の特性を示す。
図１０に示すように、三角波信号が印加されると、バラクタダイオードのキャパシタンスおよび発振器の発振周波数の時間変化は三角波の一方のピーク（キャパシタンスでは高キャパシタンス側ピーク、発振周波数であれば低周波数側ピーク）付近で緩やかな変化となり、他方のピーク（キャパシタンスであれば低キャパシタンス側ピーク、発振周波数であれば高周波数側ピーク）付近で急峻な変化となる。
このため、三角波信号を印加しても、発振周波数の変化が緩い範囲ではノイズの周波数拡散効果が不十分になるという問題が生じる。
【０００６】
この発明の目的は、三角波信号を印加した場合でも、十分なノイズの周波数拡散効果（ＥＩＭ低減効果）を得ることができる電圧制御発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、共振素子を備え所定の発振周波数信号を発生する発振回路と、該発振回路の発振周波数を制御電圧信号により制御する発振周波数制御回路とを備えた電圧制御発振器において、発振周波数制御回路は、共振素子の一方端と固定電位との間に、共振素子側から第１バラクタダイオードと第２バラクタダイオードとを順に交流的に直列接続した第１直列回路と、制御電圧信号の入力端子と固定電位との間に、入力端子側からツェナーダイオードと抵抗素子とを順に直列接続した第２直列回路とを備える。そして、この発振周波数制御回路は、第１バラクタダイオードの共振素子側の端子と、ツェナーダイオードの入力端子側の端子とが直流的に接続されており、第２バラクタダイオードの第１バラクタダイオード側の端子と、抵抗素子のツェナーダイオード側の端子とが直流的に接続されていることを特徴としている。
【０００８】
この構成では、次に示す動作が行われる。
（１）印加される制御電圧信号の振幅（電圧）が低い範囲では、ツェナーダイオードが導通しないため、抵抗素子に電圧が印加されず、第２バラクタダイオードは０電圧印加状態となり、この０電圧印加に応じたキャパシタンスのコンデンサとして機能する。
一方、第１バラクタダイオードには制御電圧信号が印加されるので、印加される電圧に応じてキャパシタンスが変化するコンデンサとして機能する。この第１バラクタダイオードのキャパシタンスの変化により、第１バラクタダイオードと第２バラクタダイオードとの直列回路の合成キャパシタンスが変化する。この直列回路は発振回路の共振素子の一方端と固定電位との間に交流的に接続されているので、この直列回路のキャパシタンスの変化により、発振回路の発振周波数が変化する。ここで、前述の通り、制御電圧信号の低電圧範囲では、電圧の変化によるキャパシタンスの変化は緩やかにはならないので、発振周波数の変化も緩やかにはならず、ノイズの周波数も拡散される。
【０００９】
（２）一方、印加される制御電圧信号の振幅（電圧）が高い範囲では、ツェナーダイオードがブレークダウンして定電圧素子として機能するため、抵抗素子に制御電圧信号の電圧からツェナーダイオードのブレークダウン電圧を差分した電圧が印加され、第２バラクタダイオードにもこの差分電圧が印加される。そして、第２バラクタダイオードは印加される電圧に応じてキャパシタンスが変化するコンデンサとして機能する。この第２バラクタダイオードのキャパシタンスの変化により、第１バラクタダイオードと第２バラクタダイオードとの直列回路の合成キャパシタンスが変化する。そして、この直列回路のキャパシタンスの変化により、発振回路の発振周波数が変化する。ここで、第２バラクタダイオードには制御電圧信号の電圧からツェナーダイオードのブレークダウン電圧を差分した低い電圧が印加されるので、制御電圧信号の電圧変化による直列回路のキャパシタンスの変化も、発振周波数の変化も緩やかにはならず、ノイズの周波数も拡散される。
そして、この回路構成が本発明の基本回路構成である。
【００１０】
また、この発明の電圧制御発振器の第１直列回路は、第１バラクタダイオードと第２バラクタダイオードとが、コンデンサを介して交流的に直列接続されており、第１バラクタダイオードの第２バラクタダイオード側の端子が固定電位に直流的に接続されていることを特徴としている。
【００１１】
この構成では、前述の基本回路構成に対して具体的に図１に示す回路が構成され、次のような動作が行われる（図１参照）。
（３）制御電圧信号である三角波信号の振幅（電圧）が低い範囲では、第１のバラクタダイオード、第２のバラクタダイオードともに前述の（１）の場合と同様に動作するので、発振周波数の変化も緩やかにはならず、ノイズの周波数も拡散される。
【００１２】
（４）三角波信号の振幅（電圧）がツェナーダイオードのブレイクダウン電圧を超える高い範囲では、ツェナーダイオードが導通して、このツェナーダイオードに直列接続された抵抗素子に三角波信号が印加される。このため、第２バラクタダイオードに三角波信号の電圧から前記ブレークダウン電圧を差分した電圧が印加され、第２バラクタダイオードはこの電圧によりキャパシタンスが変化する。この際、第２バラクタダイオードに印加される電圧は元の三角波信号の電圧からブレークダウン電圧が差分されており、低電圧となる。これにより、第２バラクタダイオードのキャパシタンスの変化は緩やかにはならない。
一方、第１バラクタダイオードの第２バラクタダイオード側の端子が直流的に固定電位に接続（例えば、接地）されることで、第１バラクタダイオードにも三角波信号が印加される。この場合、第１バラクタダイオードには三角波信号のピーク付近の高電圧が印加されるのでキャパシタンスの変化量は緩やかに変化する。
このように、第２バラクタダイオードのキャパシタンスが変化するとともに、第１バラクタダイオードのキャパシタンスが変化することにより、これらの合成キャパシタンスは三角波信号のピーク付近の電圧の高い範囲であっても電圧の変化に対して急峻に変化する。これにより、発振回路の発振周波数が急峻に変化し、ノイズの周波数が拡散される。
【００１３】
また、この発明では、第１直列回路は、第１バラクタダイオードと第２バラクタダイオードとが直接接続されて交流的に直列接続されていることを特徴としている。
【００１４】
この構成では、前述の基本回路構成に対して具体的に図５に示す回路が構成され、次のような動作が行われる（図５参照）。
（５）三角波信号の振幅（電圧）が低い範囲では、第１バラクタダイオード、第２バラクタダイオードともに前述の（１）の場合と同様に動作するので、発振周波数の変化も緩やかにはならず、ノイズの周波数も拡散される。
【００１５】
（６）三角波信号の振幅（電圧）がツェナーダイオードのブレイクダウン電圧を超える高い範囲では、第２バラクタダイオードは前述の（４）の場合と同様に動作する。一方、第１バラクタダイオードの第２バラクタダイオード側がツェナーダイオードの抵抗素子側に接続されることで、第１バラクタダイオードの第２バラクタダイオード側には抵抗素子の電圧降下分に相当する電圧が常に印加される。言い換えれば、ツェナーダイオードがブレークダウン電圧を超える電圧印加で定電圧素子として機能するため、三角波信号の電圧が変化しても、第１バラクタダイオードにはツェナーダイオードのブレークダウン電圧分しか電圧が印加されない。このため、第１バラクタダイオードのキャパシタンスも殆ど変化しない。しかしながら、第２バラクタダイオードの変化が急峻であるので、第１バラクタダイオードのキャパシタンスと第２バラクタダイオードのキャパシタンスとの合成キャパシタンスは電圧の変化に対して緩やかに変化することはない。これにより、電圧制御発振器の発振周波数の変化も緩やかにはならず、ノイズの周波数も比較的拡散される。そして、この回路（図５）は、前述の回路（図１）と比較して構成素子が少ないため、回路規模が小型化される。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、制御電圧信号の振幅（電圧）に依存することなく、印加電圧値に応じて発振周波数を鋭く変化させ、ノイズの周波数を拡散することができる電圧制御発振器を構成することができる。すなわち、優れたＥＭＩ低減効果を備える電圧制御発振器を構成することができる。
【００１７】
また、この発明によれば、このような優れたＥＭＩ低減効果を備える電圧制御発振器を簡素な構造で小型に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る電圧制御発振器の等価回路図である。
【図２】三角波発生回路３から出力される信号（Ｖ_to）、第１バラクタダイオードＶＤ１に印加される電圧（Ｖ_VD1）、第２バラクタダイオードＶＤ２に印加される電圧（Ｖ_VD2）を示した波形図である。
【図３】バラクタダイオードのキャパシタンス−印加電圧特性を示す特性図、第１バラクタダイオードＶＤ１のキャパシタンスＣ_VD1の時間変化を示す図、第２バラクタダイオードＶＤ２のキャパシタンスＣ_VD2の時間変化を示す図、および、第１バラクタダイオードＶＤ１と第２バラクタダイオードＶＤ２との合成キャパシタンスＣ_VDの時間変化を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る電圧制御発振器の出力信号の周波数の時間変化を示した図である。
【図５】第２の実施形態に係る電圧制御発振器の等価回路図である。
【図６】第３の実施形態に係る電圧制御発振器の等価回路図である。
【図７】第３の実施形態に係る電圧制御発振器の出力信号の周波数の時間変化および、従来の電圧制御発振器の出力信号の周波数の時間変化を示す図である。
【図８】第４の実施形態に係る電圧制御発振器の等価回路図である。
【図９】バラクタダイオードのキャパシタンスの印加電圧特性である。
【図１０】バラクタダイオードに印加される信号と、バラクタダイオードのキャパシタンスと、このバラクタダイオードを備える電圧制御発振器の発振周波数との時間変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態に係る電圧制御発振器を図１〜図５を参照して説明する。
図１は本実施形態に係る電圧制御発振器の等価回路図である。
図１に示すように、電圧制御発振器は、共振素子ＸＤを備える発振回路２と、共振素子ＸＤの一端に接続された発振周波数制御回路１とを備える。
【００２０】
発振周波数制御回路１は、時間的に電圧値を変化させた三角波電圧信号を発生する三角波発生回路３に抵抗素子Ｒ１を介して接続されている。この三角波電圧信号が本発明の「制御電圧信号」に相当する。
【００２１】
発振周波数制御回路１の抵抗素子Ｒ１との接続点、すなわち、発振周波数制御回路１の入力端子にはツェナーダイオードＺＤ１のカソードが接続されており、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードは抵抗素子Ｒ２を介して接地されている。また、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードはインダクタＲＦＣ１を介して第１バラクタダイオードＶＤ１のカソードに接続されている。第１バラクタダイオードＶＤ１のアノードは高周波バイパスコンデンサＣ２を介して第２バラクタダイオードＶＤ２のカソードに接続され、第２バラクタダイオードＶＤ２のアノードは接地されている。また、第１バラクタダイオードＶＤ１のカソードはコンデンサＣ１を介して発振回路２の共振素子ＸＤに接続されている。これにより、第１バラクタダイオードＶＤ１、高周波バイパスコンデンサＣ２、および第２バラクタダイオードＶＤ２からなる直列回路は共振素子ＸＤに対して高周波（交流）的に直列接続される。また、第１バラクタダイオードＶＤ１のアノードはインダクタＲＦＣ３を介して接地されている。また、第２バラクタダイオードＶＤ２のカソードはインダクタＲＦＣ２を介して抵抗素子Ｒ２に接続されている。
【００２２】
このように本実施形態の発振周波数制御回路１は、第１バラクタダイオードＶＤ１と第２バラクタダイオードＶＤ２とを交流的に接続した直列回路１１が発振回路２の共振素子ＸＤの一端と接地との間に接続され、ツェナーダイオードＺＤ１と抵抗素子Ｒ２との直列回路１２が発振周波数制御回路１の入力端子と接地との間に接続されている。そして、第１バラクタダイオードＶＤ１のカソードとツェナーダイオードＺＤ１のカソードとが接続され、抵抗素子Ｒ２と第２バラクタダイオードＶＤ２とが直流的に並列接続されている。ここで、第１、第２バラクタダイオードＶＤ１，ＶＤ２を含む直列回路１１が本発明の「第１直列回路」に相当し、ツェナーダイオードＺＤ１と抵抗素子Ｒ２との直列回路１２が本発明の「第２直列回路」に相当する。
【００２３】
ここで、インダクタＲＦＣ１〜ＲＦＣ３は三角波信号の周波数では比較的低いインピーダンスを示し、発振周波数では非常に高いインピーダンスを示すようにインダクタンス値が設定されている。これにより、発振回路２で発生する発振周波数信号は三角波発生回路３側および抵抗素子Ｒ２側には伝送されない。また、第１バラクタダイオードＶＤ１は直流的に接地される。なお、本実施形態では、この接地が本発明の「固定電位」に相当する。
【００２４】
これら第１、第２バラクタダイオードＶＤ１，ＶＤ２、ツェナーダイオードＺＤ１、抵抗素子Ｒ２、高周波バイパスコンデンサＣ２、およびインダクタＲＦＣ１〜ＲＦＣ３からなる回路により発振周波数制御回路１が構成される。
【００２５】
発振回路２の共振素子ＸＤの一方端は、前述のようにコンデンサＣ１を介して発振周波数制御回路１の第１バラクタダイオードＶＤ１および第２バラクタダイオードＶＤ２を含む直列回路１１に高周波（交流）的に接続されており、共振素子ＸＤの他方端は発振周波数付近の周波数で負性抵抗を示すトランジスタＴｒのベースに接続されている。ここで、共振素子ＸＤとしては、例えば圧電振動子や水晶振動子等を用いている。トランジスタＴｒのベースは抵抗素子Ｒ１１を介して駆動電圧Ｖｃｃ入力端子に接続されるとともに、抵抗素子Ｒ１２を介して接地されている。また、トランジスタＴｒのベース、エミッタ間には帰還用のコンデンサＣ１１が接続されている。トランジスタＴｒのエミッタは抵抗素子Ｒ１３とコンデンサＣ１２とのそれぞれにより接地されるとともに、信号出力端子ＯＵＴに接続されている。トランジスタＴｒのコレクタは駆動電圧Ｖｃｃ入力端子に接続され、この駆動電圧Ｖｃｃ入力端子はコンデンサＣ１３を介して高周波的に接地されている。これら、共振素子ＸＤ、トランジスタＴｒ、抵抗素子Ｒ１１〜Ｒ１３、コンデンサＣ１１〜Ｃ１３からなる回路により発振回路２が構成される。
【００２６】
このような構成の発振回路２は負性抵抗特性を有するトランジスタＴｒを用いたコルピッツ型の発振回路として機能し、発振周波数は発振周波数制御回路１の第１、第２バラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２のキャパシタンスにより変化する。第１、第２バラクタダイオードＶＤ１，ＶＤ２は印加される電圧値によりキャパシタンスが可変する素子であるので、これら第１、第２バラクタダイオードＶＤ１，ＶＤ２に印加する電圧値を変化させることにより発振周波数が制御される。すなわち、周波数を電圧で制御する電圧制御発振器が構成される。
【００２７】
このような構成の電圧制御発振器の動作について図２〜図４を参照して説明する。
図２（ａ）は三角波発生回路３から出力される信号（Ｖ_t0）の波形図であり、図２（ｂ）は第１バラクタダイオードＶＤ１に印加される電圧（Ｖ_VD1）の波形図であり、図２（ｃ）は第２バラクタダイオードＶＤ２に印加される電圧（Ｖ_VD2）の波形図である。図３（ａ）はバラクタダイオードのキャパシタンス−印加電圧特性を示す特性図であり、図３（ｂ）は図２に示す三角波信号を印加した場合の第１バラクタダイオードＶＤ１のキャパシタンスＣ_VD1の時間変化を示す図であり、図３（ｃ）は第２バラクタダイオードＶ_D2のキャパシタンスＣ_VD2の時間変化を示す図であり、図３（ｄ）は第１バラクタダイオードＶＤ１と第２バラクタダイオードＶＤ２との合成キャパシタンスＣ_VDの時間変化を示す図である。
図４は電圧制御発振器の発振周波数、すなわち出力信号の周波数の時間変化を示した図である。
【００２８】
三角波発生回路３から、図２（ａ）に示す三角波電圧信号（以下、単に「三角波信号」という）が出力されると、この三角波信号は、ツェナーダイオードＺＤ１と第１バラクタダイオードＶＤ１のカソードにそれぞれ印加される。ここで、ツェナーダイオードＺＤ１には、三角波信号のピーク−ピーク値よりも低い電圧が逆方向（カソード側からアノード側）にかかるとブレークダウンするものが用いられており、本実施形態では、略１．４Ｖをブレークダウン電圧Ｖｚとするツェナーダイオードが用いられている。このため、三角波信号の電圧値（振幅）がブレークダウン電圧Ｖｚよりも低い範囲では、ツェナーダイオードＺＤ１は開放状態となる。一方、第１バラクタダイオードＶＤ１のアノードはインダクタＲＦＣ３を介して接地されているので、三角波信号は第１バラクタダイオードＶＤ１に印加される。また、第１バラクタダイオードＶＤ１と第２バラクタダイオードＶＤ２との間には高周波バイパスコンデンサＣ２が接続されているので、三角波信号は第２バラクタダイオードＶＤ２および抵抗素子Ｒ２には印加されない。これにより、三角波信号の電圧が低い範囲、すなわち、三角波信号の電圧がツェナーダイオードのブレイクダウン電圧よりも低い範囲（図２における領域α）では、実質的に第１バラクタダイオードＶＤ１にのみ三角波信号が印加されることとなる。
【００２９】
一方、三角波信号の電圧値（振幅）がブレークダウン電圧Ｖｚを超える（図２における領域β）と、ツェナーダイオードＺＤ１は定電圧素子として機能する。このため、抵抗素子Ｒ２には三角波信号の電圧値からツェナーダイオードＺＤ１のブレークダウン電圧Ｖｚを差分した電圧が印加される。これにより、第２バラクタダイオードＶＤ２にも抵抗素子Ｒ２と同様に電圧信号が印加される。この際、第１バラクタダイオードＶＤ１には、前述の低電圧時の場合と同様に三角波信号が印加される。
【００３０】
このような回路構成とすることにより、第１バラクタダイオードＶＤ１は三角波信号の電圧値（振幅）に依存することなく、三角波信号が略そのまま印加され続ける（図２（ｂ）参照）。一方、第２バラクタダイオードＶＤ２には、三角波信号の電圧値が所定電圧値よりも高い範囲、具体的には、ツェナーダイオードＺＤ１のブレークダウン電圧Ｖｚよりも高い電圧範囲でのみ、三角波信号からブレークダウン電圧を差分した電圧が印加される（図２（ｃ）参照）。
【００３１】
図２（ｂ）に示す電圧信号が印加されると、第１バラクタダイオードＶＤ１は、図３（ｂ）に示すようにキャパシタンスが変化する。すなわち、印加電圧が低い範囲では電圧値に応じてキャパシタンスが急峻に変化するが、印加電圧が高い範囲ではキャパシタンスが緩やかに変化する。これは、第１、第２バラクタダイオードＶＤ１，ＶＤ２が図３（ａ）に示すような特性を有するからである。この図に示すように、第１、第２バラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２は印加電圧が負電圧（アノードの電位がカソードの電位よりも高い場合）や０電圧であったり、正電圧（カソードの電位がアノードの電位よりも高い場合）であっても低電圧であると、キャパシタンスが急峻に変化し、印加電圧が正電圧であり高電圧になるとキャパシタンスが緩やかに変化する。
【００３２】
一方、第２バラクタダイオードＶＤ２は、図３（ｃ）に示すようにキャパシタンスが変化する。すなわち、三角波信号の電圧が低い範囲では、電圧が印加されないので０電圧に相当するキャパシタンスを示し、三角波信号の電圧がツェナーダイオードＺＤ１のブレークダウン電圧Ｖｚよりも高くなると、印加電圧に応じてキャパシタンスが急峻に変化する。これは、三角波信号の電圧が高くなっても、第２バラクタダイオードＶＤ２には、三角波信号の電圧からツェナーダイオードＺＤ１のブレークダウン電圧Ｖｚを差分した、低い電圧が印加されるからである。
【００３３】
このように第１、第２バラクタダイオードＶＤ１，ＶＤ２のキャパシタンスが変化することにより、これら直列回路１１の合成キャパシタンスは図３（ｄ）に示すように変化する。これは、合成キャパシタンスの変化が、三角波信号が低い領域では、第２バラクタダイオードＶＤ２のキャパシタンスが高いまま変化せず、第１バラクタダイオードＶＤ１のキャパシタンスが急峻に変化するからであり、三角波信号が低い領域では、第１バラクタダイオードＶＤ１のキャパシタンスが緩やかに変化し続けるとともに、第２バラクタダイオードのキャパシタンスが急峻に変化するからである。
【００３４】
このような構成を用いることにより、三角波信号の電圧によらず、三角波信号のピーク付近であっても、第１、第２バラクタダイオードＶＤ１，ＶＤ２の直列回路１１のキャパシタンスを急峻に変化させることができる。これにより、発振回路２の発振周波数を図４に示すように急峻に変化させることができる。この結果、電圧制御発振器から出力される信号の周波数を拡散させることができ、ノイズの周波数を拡散させることができる。すなわち、ＥＩＭ抑制効果に優れる電圧制御発振器を構成することができる。
【００３５】
次に、第２の実施形態に係る電圧制御発振器について図５を参照して説明する。
図５は本実施形態に係る電圧制御発振器の等価回路図である。
図５に示す電圧制御発振器は、第１の実施形態に示した電圧制御発振器の直列回路１１が、第１バラクタダイオードＶＤ１と第２バラクタダイオードＶＤ２とが、高周波バイパスコンデンサが介さずに直列接続された直列回路１１’になり、さらに、この接続点がインダクタで接地されていないものであり、他の構成は第１の実施形態に示した電圧制御発振器と同じである。すなわち、本実施形態（図５）の電圧制御発振器は、第１の実施形態（図１）に示した電圧制御発振器から高周波バイパスコンデンサＣ２とインダクタＲＦＣ３を省略したものである。
【００３６】
このような電圧制御発振器では、三角波発生回路３から出力される電圧がツェナーダイオードＺＤ１のブレークダウン電圧Ｖｚよりも小さい場合には、前述の第１の実施形態と同様に第１バラクタダイオードＶＤ１にのみ電圧が印加され、第１バラクタダイオードＶＤ１は印加される電圧に応じてキャパシタンスを変化させる。一方、第２バラクタダイオードＶＤ２には電圧が殆ど印加されないので０電圧に応じたキャパシタンスとなる。次に、三角波発生回路３から出力される電圧がツェナーダイオードＺＤ１のブレークダウン電圧Ｖｚよりも大きくなると、ツェナーダイオードＺＤ１は電圧値Ｖｚの定電圧素子となり、第１バラクタダイオードＶＤ１にはこの定電圧値Ｖｚが印加されてほとんど変化しない。このため、第１バラクタダイオードＶＤ１は電圧値Ｖｚに応じたキャパシタンスで略一定となる。一方、抵抗素子Ｒ２には三角波信号の電圧からツェナーダイオードＶＤ１による定電圧Ｖｚを差分した電圧が印加されるので、第２バラクタダイオードＶＤ２にもこの差分電圧が印加され、差分電圧の変化に応じて第２バラクタダイオードＶＤ２のキャパシタンスが変化する。ここで、第２バラクタダイオードＶＤ２に印加される電圧は三角波信号の電圧からツェナーダイオードＶＤ１の電圧Ｖｚを差分した電圧であるので低電圧であり、第２バラクタダイオードＶＤ２のキャパシタンスの変化は大きくなる。このため、第１バラクタダイオードＶＤ１と第２バラクタダイオードＶＤ２との直列回路１１’からなるキャパシタンス、すなわち、第１バラクタダイオードＶＤ１のキャパシタンスと第２バラクタダイオードＶＤ２のキャパシタンスとの合成キャパシタンスは、第１の実施形態に比較すれば大きくはないが、三角波信号の電圧変化に応じて比較的急峻に変化する。
【００３７】
これにより、この電圧制御発振器の出力信号の周波数の変化が部分的に緩くなることはなく、前述の第１の実施形態に示した電圧制御発振器と同様に十分なＥＭＩ抑制効果を有する電圧制御発振器を構成することができる。さらに、本実施形態に示した電圧制御発振器は第１の実施形態に示した電圧制御発振器よりも構成素子数が少ないので、ＥＭＩ抑制効果を有する電圧制御発振器をさらに簡素な構造で小型に構成することができる。
【００３８】
次に、第３の実施形態に係る電圧制御発振器について図６、図７を参照して説明する。
【００３９】
図６は本実施形態に係る電圧制御発振器の等価回路図である。
図６に示す電圧制御発振器は、第１の実施形態に示した電圧制御発振器の発振周波数制御回路１の接地電位（固定電位）が定電圧源Ｖｃｃによる電位に置き換わったものであり、他の構成は第１の実施形態に示した電圧制御発振器と同じである。
具体的には、発振周波数制御回路１と抵抗素子Ｒ１との接続点にツェナーダイオードＺＤ１のアノードが接続されており、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードは抵抗素子Ｒ２を介して定電圧源（駆動電圧源を兼ねる）Ｖｃｃに接続されている。
【００４０】
また、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードはインダクタＲＦＣ１を介して第１バラクタダイオードＺＤ１のアノードに接続されている。第１バラクタダイオードＶＤ１のカソードは高周波バイパスコンデンサＣ２を介して第２バラクタダイオードＶＤ２のアノードに接続され、第２バラクタダイオードＶＤ２のカソードは定電圧源Ｖｃｃに接続されている。また、第１バラクタダイオードＶＤ１のアノードはコンデンサＣ１を介して発振回路２の共振素子ＸＤに接続されている。また、第１バラクタダイオードＶＤ１のカソードはインダクタＲＦＣ３を介して定電圧源Ｖｃｃに接続されている。また、第２バラクタダイオードＶＤ２のアノードはインダクタＲＦＣ２を介して抵抗素子Ｒ２に接続されている。そして、定電圧源Ｖｃｃ接続端子は高周波バイパスコンデンサＣ２３により高周波的に接地されている。なお、本実施形態では、この定電圧源Ｖｃｃによる電位が本発明の「固定電位」に相当する。
このような構成の電圧制御発振器では、ツェナーダイオードＺＤ１、第１、第２バラクタダイオードＶＤ１，ＶＤ２に三角波発生回路３からの出力信号の電圧と定電圧源Ｖｃｃとの差分電圧が印加され、前記各素子はこの差分電圧により動作するので、電圧制御発振器の発振周波数は、第１の実施形態の図４に示した周波数変化と逆の図７（ａ）に示すような変化となる。
図７（ａ）は本実施形態に示した電圧制御発振器の出力信号の周波数の時間変化を示し、図７（ｂ）はバラクタダイオードが１つからなる従来の電圧制御発振器の出力信号の周波数の時間変化を示す。
【００４１】
すなわち、バラクタダイオードに定電圧源からの電圧と三角波信号の電圧との差分電圧を印加させる場合、従来の電圧制御発振器では低周波数側のピーク付近で周波数変化が緩やかになるが、本実施形態の電圧制御発振器では低周波数側のピーク付近でも周波数変化を急峻にすることができる。
これにより、前述の各実施形態と同様に、優れたＥＩＣ抑制効果を備える電圧制御発振器を構成することができる。
【００４２】
次に、第４の実施形態に係る電圧制御発振器について図８を参照して説明する。
図８は本実施形態に係る電圧制御発振器の等価回路図である。
本実施形態に示す電圧制御発振器は、第１バラクタダイオードＶＤ１と第２バラクタダイオードＶＤ２とが直列接続されており、これら第１バラクタダイオードＶＤ１と第２バラクタダイオードＶＤ２との間に高周波バイパスコンデンサを介さず、さらに、この接続点がインダクタを介して定電圧源Ｖｃｃに接続されていないものであり、他の構成は第３の実施形態に示した電圧制御発振器と同じである。すなわち、本実施形態（図８）の電圧制御発振器は、第３の実施形態（図６）に示した電圧制御発振器から高周波バイパスコンデンサＣ２とインダクタＲＦＣ３を省略したものであり、第１の実施形態に示した電圧制御発振器（図１）に基づき第２の実施形態に示した電圧制御発振器（図５）を構成した場合と同様である。このため、本実施形態の電圧制御発振器の動作は、第２、第３の実施形態に示した電圧制御発振器の動作を参照とすることで容易に推測することが可能であり説明は省略する。そして、結果として本実施形態の構成を用いることで、十分なＥＭＩ抑制効果を備える電圧制御発振器を簡素な構造で小型に構成することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１−発振周波数制御回路
２−発振回路
３−三角波発生回路

Claims

共振素子を備え所定の発振周波数信号を発生する発振回路と、該発振回路の発振周波数を制御電圧信号により制御する発振周波数制御回路とを備えた電圧制御発振器において、
前記発振周波数制御回路は、
前記共振素子の一方端と固定電位との間に、前記共振素子側から第１バラクタダイオードと第２バラクタダイオードとを順に交流的に直列接続した第１直列回路と、
前記制御電圧信号の入力端子と前記固定電位との間に、前記入力端子側からツェナーダイオードと抵抗素子とを順に直列接続した第２直列回路とを備え、
前記第１バラクタダイオードの前記共振素子側の端子と、前記ツェナーダイオードの前記入力端子側の端子とを直流的に接続するとともに、
前記第２バラクタダイオードの前記第１バラクタダイオード側の端子と、前記抵抗素子の前記ツェナーダイオード側の端子とを直流的に接続してなることを特徴とする電圧制御発振器。
前記第１直列回路は、前記第１バラクタダイオードと前記第２バラクタダイオードとが、コンデンサを介して交流的に直列接続されており、
前記第１バラクタダイオードの前記第２バラクタダイオード側の端子を前記固定電位に直流的に接続したことを特徴とする請求項１に記載の電圧制御発振器。
前記第１直列回路は、前記第１バラクタダイオードと前記第２バラクタダイオードとが、直接接続されて交流的に直列接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電圧制御発振器。