JP4436220B2 - 電圧制御型発振器 - Google Patents
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Description
電振動子)の温度特性をキャンセルさせるようにしたものがある。
ツキや温度特性をキャンセルさせる特性をもたせる必要があった。
すなわち、MOSトランジスタの端子間に生じる静電容量の容量切り替わり電圧以下での容量値が大きくなるのを防ぐことにより改善を図り、温度補償制御信号および外部電圧周波数制御信号とは独立してMOSトランジスタの閾値電圧を制御することの可能な電圧制御型発振器を提供することを目的とする。
また、MOSトランジスタの閾値電圧ばらつきや温度特性をキャンセルさせる信号を、温度補償制御信号および外部電圧周波数制御信号とは独立して入力することができ、温度補償制御回路や外部電圧周波数制御回路の設計を容易にすることができる。
このように、MOSトランジスタの端子間の静電容量を用いた電圧制御型発振器の実用化をはかることができるという効果を奏する。
図1は本発明の実施の形態1における電圧制御型発振器の概略構成を示す回路図である。
(実施の形態1)
本実施の形態1の電圧制御型発振器では、可変容量として、例えば第1のMOSトランジスタ13のソース端子とドレイン端子を短絡し、かつ第2のMOSトランジスタ14のドレイン端子とも短絡接続し、第1と第2のMOSトランジスタ13,14のバックゲート端子は、第2のMOSトランジスタ14のソース端子と短絡接続している。また、第1と第2のMOSトランジスタ13,14のゲート端子は短絡し、前記第1のMOSトランジスタ13のソース、ドレイン端子と前記第2のトランジスタ14のドレイン端子と前記第1と前記第2のMOSトランジスタのゲート端子間で静電容量を使用した可変容量素子としている。
すなわちこの電圧制御型発振器は、図1に示すように、帰還回路を構成する帰還抵抗1と、インバータを含む増幅器2と、水晶振動子3と、負荷容量とによって構成された発振回路を示しており、負荷容量として、前述した前記第1のMOSトランジスタのソース、ドレイン端子、前記第2のトランジスタのドレイン端子と前記第1と前記第2のMOSトランジスタのゲート端子間に生じる静電容量を用いた可変容量として構成している。
この図7より、容量Cは、一方の端子に印加される電圧に閾値電圧を加えた電圧で急峻に変化する。電圧Vは、他方の端子に印加されるMOSトランジスタ閾値電圧制御信号により任意に選ぶことができるため、容量切り替わり電圧すなわち周波数が切り替わる電圧を任意に選ぶことができる。これにより、温度補償制御回路や外部電圧周波数制御回路の出力バイアスを任意に決定することができ、設計を容易にすることができる。
図2は本発明の実施の形態2における電圧制御型発振器の概略構成を示す回路図である。
本実施の形態2として、帰還回路を構成する帰還抵抗1と増幅器2と水晶振動子3によって構成された発振回路を示しており、負荷容量として、第1のDCカット容量8と前述した前記本実施の形態1のMOSトランジスタ13,14からなる可変容量と第2のDCカット容量9とが直列接続された直列接続体104を採用している。
また、静電容量としての第1および第2のMOSトランジスタ13,14のゲート端子、ソース−ドレイン端子には高周波除去抵抗15,16を介して、MOSトランジスタ閾値電圧制御信号または温度補償制御信号と外部電圧周波数制御信号のいずれかの信号が入力されるようにしている。
他部については、前記実施の形態1と同様であり、説明は省略するが、同一部位には同一符号を付した。
すなわち、本実施の形態では、MOSトランジスタを可変容量として構成しているので、制御電圧に対して周波数変化を100ppm以上変化させることができ、温度補償および外部電圧周波数制御を行うのに十分な周波数変化幅を確保することが可能となり、素子数の増大も不要であるため、小型化が可能であり、小型水晶振動子に対応できる。
図3は本発明の実施の形態3における電圧制御型発振器の概略構成を示す回路図である。
本実施の形態3としては、図3に示すようにMOSトランジスタを複数に分け、2セットの可変容量を形成した点に特徴を有する。この構成により、容量切り替わり電圧はこれまで説明してきたように、前記第1および第2の実施の形態に示したのと同様に制御しながら、さらに温度補償制御信号と外部電圧周波数制御信号により独立して制御することも可能である。
図4は本発明の実施の形態4における電圧制御型発振器の概略構成を示す回路図である。
本実施の形態4では、MOSトランジスタを複数に分け、2セットの可変容量を形成した点については、前記実施の形態3と同様であるが、図4に示すように第1および第2の容量素子のゲート端子側についてもそれぞれ独立した制御信号を入力できるようにした点に特徴を有する。
本実施の形態では、前記実施の形態3と同様、ばらつきをキャンセルするキャンセル回路を備えたもので、第1のばらつき制御信号発生回路21aから温度特性を解除(キャンセル)する第1のばらつきキャンセル回路41aを介して第1の可変容量素子のゲート端子に第3の制御信号が入力される。また、第2のばらつき制御信号発生回路21bからMOSトランジスタの閾値ばらつきを解除(キャンセル)する第2のばらつきキャンセル回路41bを介して第2の可変容量素子のゲート端子に第6の制御信号が入力される。一方、第3の制御信号発生回路22から外部電圧周波数を制御する外部電圧周波数制御回路42を介して第1の可変容量素子のソースードレイン端子に第4の制御信号が入力される。他は前記第2の実施の形態の電圧制御型発振器と同様である。すなわちこの電圧制御型発振器は、帰還回路を構成する帰還抵抗1とインバータ2とからなる増幅器と、水晶振動子3と、負荷容量とによって構成された発振回路を示しており、負荷容量として、前述した第1および第2の容量素子が接続されている。
この構成により、容量切り替わり電圧はこれまで説明してきたように、前記第1および第2の実施の形態に示したのと同様に制御しながら、さらに温度補償制御信号と外部電圧周波数制御信号と、回路素子の温度特性ばらつきを制御する信号とを、独立して制御することも可能である。
本実施の形態5の電圧制御型発振器では、前記実施の形態2の電圧制御型発振器に加えて、図5に示すようにMOSトランジスタ閾値電圧ばらつきおよび温度特性のキャンセル機能を有するばらつきキャンセル回路105を設けて構成したものである。
このばらつきキャンセル回路105はカレントミラーを構成する2つのMOSトランジスタ32,33とこのひとつのMOSトランジスタのソース端子側に接続された、抵抗30,31と、ドレイン端子側に接続された第3のMOSトランジスタ34と、コンパレータ36と、抵抗35、37で構成されている。他は、図2に示した実施の形態2と同様であり、説明は省略する。
図6は本発明の実施の形態6における電圧制御型発振器の概略構成を示す回路図である。
本実施の形態6は、図6に示すように容量切り替わり電圧を予め記憶した調整回路106から出力する値により調整するようにしたことを特徴とする。
この方法では、拡散製造工程におけるMOSトランジスタの閾値電圧ばらつきに対して、これをキャンセルする容量切り替わり電圧を容量切り替わり制御端子に印加、調整できるように、調整する値を出荷時に不揮発性記憶媒体のPROMなどに記憶しておくことで可能となる。
2 増幅器
3 水晶振動子
4 抵抗
7 電圧源
8 第1のDCカット容量
9 2のDCカット容量
13,13S 第1のMOSトランジスタ
14,14S 第2のMOSトランジスタ
15,16 高周波除去抵抗
105 ばらつきキャンセル回路
106 調整回路
Claims (10)
- 圧電振動子と、前記圧電振動子の両端子間に、第1のDCカット容量と可変容量と第2のDCカット容量との直列接続からなる可変容量手段と、反転および増幅を行う増幅器とが並列に備えられ、
前記可変容量は第1のMOSトランジスタと第2のMOSトランジスタとで構成され、前記第1のMOSトランジスタのソース及びドレインと前記第2のMOSトランジスタのドレインが第1の共通線により接続され、前記第1および第2のMOSトランジスタのゲート端子が第2の共通線により接続され、前記第2のMOSトランジスタのソースと前記第1および第2のMOSトランジスタのバックゲートが第3の共通線により接続され、
前記第1の共通線に印加する第1の制御信号と、前記第2の共通線に印加する第2の制御信号とにより発振周波数を制御するようにした電圧制御型発振器。 - 請求項1に記載の電圧制御型発振器であって、
前記可変容量手段は、前記第1および第2のDCカット容量を、前記増幅器の両端子と前記圧電振動子の両端子との間に接続してなる電圧制御型発振器。 - 請求項1に記載の電圧制御型発振器であって、
前記可変容量手段は、前記圧電振動子の両端子間に構成した第1のDCカット容量と可変容量と第2のDCカット容量との直列接続体で構成された電圧制御型発振器。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の電圧制御型発振器であって、
前記増幅器が、インバータと帰還抵抗とで構成された電圧制御型発振器。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の電圧制御型発振器であって、
前記第1および第2の制御信号は、それぞれ、温度補償制御信号と、外部電圧周波数制御信号と、MOSトランジスタ閾値電圧制御信号の少なくとも1つを含む電圧制御型発振器。 - 請求項5に記載の電圧制御型発振器であって、
前記第1の制御信号は、温度補償制御信号を含むとともに、
前記第2の制御信号は、外部電圧周波数制御信号を含み、
前記第1および第2の制御信号の少なくとも一方にとMOSトランジスタ閾値電圧制御信号が重畳せしめられた電圧制御型発振器。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の電圧制御型発振器であって、前記可変容量手段は、前記可変容量を並列に複数具備し、各可変容量に対して、各々独立した制御信号を入力することにより発振周波数を制御するようにした電圧制御型発振器。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の電圧制御型発振器であって、
前記第1または第2の制御信号の入力される端子が、MOSトランジスタ閾値電圧ばらつきの解除機能を有する回路を具備した電圧制御型発振器。 - 請求項1乃至8のいずれかに記載の電圧制御型発振器であって、
前記第1または第2の制御信号の入力される端子が、温度特性ばらつきの解除機能を有する回路を具備した電圧制御型発振器。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の電圧制御型発振器であって、温度補償制御信号と外部電圧周波数制御信号と、MOSトランジスタ閾値電圧制御信号の少なくとも1つを含み、前記第1または第2の制御信号を発生する回路に入力される調整電圧を格納した不揮発性記憶媒体を有する調整回路を具備した電圧制御型発振器。
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