JP5104851B2 - Voltage controlled oscillator and synthesizer circuit - Google Patents
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Description
本発明は、電圧制御発振器およびシンセサイザ回路に関するものである。 The present invention relates to a voltage controlled oscillator and a synthesizer circuit.
近時、無線データ通信端末において、信号の送受信に必要なローカルクロックを発生させるシンセサイザ回路、およびその主要な構成回路の一つである電圧制御発振器には、低雑音特性と広帯域特性が求められる。電圧制御発振器の低雑音特性を実現するには、制御電圧の単位電圧あたりの周波数変化を小さくする必要がある。一方、電圧制御発振器の広帯域特性を実現するには、周波数の可変範囲を広くする必要がある。そこで、低雑音と広帯域の両特性が求められる用途では、固定容量値の複数のキャパシタからなる容量集合体と、可変容量素子を組み合わせた構成が用いられる。容量集合体は周波数の粗調整用であり、可変容量素子は周波数の微調整用である。 2. Description of the Related Art Recently, in a wireless data communication terminal, a synthesizer circuit that generates a local clock necessary for signal transmission and reception and a voltage-controlled oscillator that is one of its main constituent circuits are required to have low noise characteristics and wideband characteristics. In order to realize the low noise characteristics of the voltage controlled oscillator, it is necessary to reduce the frequency change per unit voltage of the control voltage. On the other hand, in order to realize the broadband characteristics of the voltage controlled oscillator, it is necessary to widen the variable range of the frequency. Therefore, in applications where both low noise and wideband characteristics are required, a configuration in which a capacitance assembly composed of a plurality of capacitors having a fixed capacitance value and a variable capacitance element are used. The capacitance aggregate is for coarse frequency adjustment, and the variable capacitance element is for fine frequency adjustment.
図18は、従来の広帯域対応の電圧制御発振器の構成を示す図である。図18に示すように、従来の広帯域対応の電圧制御発振器(以下、単に電圧制御発振器とする)1は、固定容量値の複数のキャパシタ2,3,4,5、複数のスイッチ6,7,8,9、バラクタ10、インダクタ11、アンプ12および容量切替部13を備えている。キャパシタ2,3,4,5およびバラクタ10は、インダクタ11に並列に接続されており、インダクタ11とともにLC共振回路を構成する。
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a conventional voltage-controlled oscillator corresponding to a wide band. As shown in FIG. 18, a conventional voltage-controlled oscillator (hereinafter simply referred to as a voltage-controlled oscillator) 1 for a wide band includes a plurality of capacitors 2, 3, 4, and 5 having fixed capacitance values, and a plurality of switches 6, 7, 8, 9, varactor 10,
スイッチ6,7,8,9は、それぞれ、キャパシタ2,3,4,5に直列に接続されており、各キャパシタ2,3,4,5の、LC共振回路への接続および切断を制御する。容量切替部13は、切替信号CT0,CT1,CT2,CT3によって、それらスイッチ6,7,8,9の開閉を制御する。バラクタ10の容量は、外部から入力する微調整信号Vcntrlによって変化する。微調整信号Vcntrlは、バラクタ10の容量値を調整する電圧信号として連続的に変化する。キャパシタ2,3,4,5は、例えばそのサイズがこの順に2倍になることによって、重み付けされている。
The switches 6, 7, 8, and 9 are connected in series to the capacitors 2, 3, 4, and 5, respectively, and control connection and disconnection of the capacitors 2, 3, 4, and 5 to the LC resonance circuit. . The
図19は、図18に示す電圧制御発振器における容量値の変化を示す図である。図19に示すように、切替信号CT0,CT1,CT2,CT3は、それぞれのタイミングでグランド電位(ローレベル)と電源電位(ハイレベル)の間で切り替わる2値信号である。切替信号CT0,CT1,CT2,CT3がローレベルのときに、対応するスイッチが開状態となり、そのスイッチに接続されたキャパシタがLC共振回路から切り離される。一方、切替信号CT0,CT1,CT2,CT3がハイレベルのときに、対応するスイッチが閉状態となり、そのスイッチに接続されたキャパシタがLC共振回路に接続される。 FIG. 19 is a diagram showing a change in capacitance value in the voltage controlled oscillator shown in FIG. As shown in FIG. 19, the switching signals CT0, CT1, CT2, and CT3 are binary signals that switch between the ground potential (low level) and the power supply potential (high level) at each timing. When the switching signals CT0, CT1, CT2, and CT3 are at a low level, the corresponding switch is opened, and the capacitor connected to the switch is disconnected from the LC resonance circuit. On the other hand, when the switching signals CT0, CT1, CT2, and CT3 are at a high level, the corresponding switch is closed, and the capacitor connected to the switch is connected to the LC resonance circuit.
なお、図19の切替信号CT0,CT1,CT2,CT3による容量を示す各波形において、段差の高さは容量値を表しており、段差が高いほど容量値が大きいことを表す。切替信号CT0,CT1,CT2,CT3による容量を示す各波形を足したものが、全容量を示す波形となる。このように、図18に示す構成の電圧制御発振器1は、微調整信号Vcntrlによる周波数の微調整とは別に、容量切替部13によって離散的に切り替わる複数の電圧−周波数特性カーブを有する。図20に、電圧−周波数特性カーブを示す。このように、位相雑音(カーブの傾き)と広帯域(カーブの存在する周波数範囲)の両方が同時に達成される。このような構成の電圧制御発振器を用いたシンセサイザ回路が特許文献1に開示されている。
Note that, in each waveform indicating the capacitance by the switching signals CT0, CT1, CT2, and CT3 in FIG. 19, the height of the step represents the capacitance value, and the higher the step, the larger the capacitance value. A waveform indicating the total capacity is obtained by adding the waveforms indicating the capacities of the switching signals CT0, CT1, CT2, and CT3. As described above, the voltage-controlled
しかしながら、上述した従来の電圧制御発振器には、次のような問題点がある。図21は、図19に示す容量値の波形において、時刻Tにおける容量値の変化を拡大して示す図である。図21に示すように、実際には、切替信号CT0,CT1,CT2,CT3の相互の時間的なずれや、各切替信号CT0,CT1,CT2,CT3のレベル遷移時のキャパシタの接続または切断のタイミングが異なることや、各スイッチの切り替わりレベル(閾値)が異なるため、粗調整用の各キャパシタの接続または切断のタイミングにずれが生じ、全容量が瞬間的に設計値よりも大きく変化することがある。 However, the conventional voltage controlled oscillator described above has the following problems. FIG. 21 is an enlarged view of the change in the capacitance value at time T in the capacitance value waveform shown in FIG. As shown in FIG. 21, in practice, the switching signals CT0, CT1, CT2, and CT3 are shifted in time with respect to each other, and the capacitors are connected or disconnected at the time of the level transition of the switching signals CT0, CT1, CT2, and CT3. Since the timing is different and the switching level (threshold) of each switch is different, there is a difference in the timing of connection or disconnection of each capacitor for coarse adjustment, and the total capacitance may instantaneously change larger than the design value. is there.
図20において、粗調整用の容量の切り替えによって、ある電圧−周波数特性カーブ16から別の電圧−周波数特性カーブ17へ移行する際に、その前後で電圧制御発振器が同じ周波数で発振するためには、矢印18で示すように、微調整信号Vcntrlの電位をV2からV1に一瞬で変化させる必要がある。図21に示すように全容量が過大に変化すると、電圧−周波数特性カーブの移行時の微調整信号Vcntrlの変化が大きくなる。微調整信号Vcntrlが、シンセサイザ回路のPLL(Phase Locked Loop)の時定数よりも速く変化すると、PLLが追従できなくなるため、シンセサイザ回路の位相同期が外れてしまう。それによって、サービスが停止してしまう。
In FIG. 20, when switching from one voltage-
このような不都合を回避する手段として、固定容量値の複数のキャパシタの切り替えによる複数の電圧−周波数特性カーブを利用せずに、単一のバラクタで広範囲に周波数を調整する構成が公知である。しかし、この場合には、微調整信号Vcntrlに現れる雑音信号により、出力周波数がより大きく変化してしまうため、雑音特性が悪くなり、要求される特性を満たすことができないという問題点がある。 As means for avoiding such inconvenience, a configuration is known in which the frequency is adjusted over a wide range with a single varactor without using a plurality of voltage-frequency characteristic curves by switching a plurality of capacitors having a fixed capacitance value. However, in this case, there is a problem in that the noise frequency deteriorates and the required characteristics cannot be satisfied because the output frequency changes more greatly due to the noise signal appearing in the fine adjustment signal Vcntrl.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の電圧−周波数特性カーブを有し、電圧−周波数特性カーブ間の移行時に緩やかに容量が変化する電圧制御発振器を提供することを目的とする。また、本発明は、複数の電圧−周波数特性カーブを有する電圧制御発振器の電圧−周波数特性カーブ間の移行時に位相同期が外れないシンセサイザ回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a voltage-controlled oscillator having a plurality of voltage-frequency characteristic curves and having a capacity that gradually changes during transition between the voltage-frequency characteristic curves. And It is another object of the present invention to provide a synthesizer circuit in which phase synchronization is not lost during transition between voltage-frequency characteristic curves of a voltage-controlled oscillator having a plurality of voltage-frequency characteristic curves.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電圧信号で容量値を変化させることにより発振周波数を調整する電圧制御発振器において、微調整用の可変容量素子、粗調整用の容量集合体、容量切替手段および制御電圧発生手段を備える。可変容量素子の容量値は、連続的に電位が変化する微調整信号により変化する。容量集合体は、1または2以上の容量素子からなる。容量切替手段は、容量集合体の容量素子を制御するための切替信号を出力する。制御電圧発生手段は、容量切替手段から入力する切替信号の電位変化の時定数を調整して、切替信号の波形を鈍らせる。この波形の鈍った切替信号で容量集合体の容量素子を制御する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a voltage-controlled oscillator that adjusts an oscillation frequency by changing a capacitance value with a voltage signal. A capacity assembly, capacity switching means and control voltage generation means are provided. The capacitance value of the variable capacitance element changes according to a fine adjustment signal whose potential changes continuously. The capacitive assembly is composed of one or two or more capacitive elements. The capacitance switching means outputs a switching signal for controlling the capacitive element of the capacitive assembly. The control voltage generating unit adjusts the time constant of the potential change of the switching signal input from the capacitance switching unit, and blunts the waveform of the switching signal. The capacitive element of the capacitive assembly is controlled by the switching signal having a dull waveform.
容量集合体の容量素子は、1つ以上の可変容量素子であってもよい。この場合、可変容量素子の容量値を、波形の鈍った切替信号の時定数でもって変化させる。また、容量集合体の容量素子は、1つ以上の固定容量値を有する容量素子と、この容量素子の、共振回路への接続および切断を制御するスイッチで構成されていてもよい。この場合、切替信号の信号ラインにRCフィルタを接続し、このRCフィルタで切替信号の波形を鈍らせることによって、スイッチの開閉の時定数を調整する。 The capacitive element of the capacitive assembly may be one or more variable capacitive elements. In this case, the capacitance value of the variable capacitance element is changed with the time constant of the switching signal having a dull waveform. In addition, the capacitive element of the capacitive assembly may include a capacitive element having one or more fixed capacitance values and a switch that controls connection and disconnection of the capacitive element to the resonance circuit. In this case, an RC filter is connected to the signal line of the switching signal, and the time constant of opening and closing of the switch is adjusted by blunting the waveform of the switching signal with this RC filter.
この発明によれば、切替信号の波形が鈍ることによって、粗調整用の容量素子が切り替わる際に、共振回路の容量値が緩やかに変化する。特に、粗調整用の容量素子が可変容量素子である場合、この可変容量素子の容量値が、波形の鈍った切替信号の時定数でもって緩やかに変化する。また、粗調整用の容量素子が固定容量値を有する容量素子である場合、波形の鈍った切替信号により、この容量素子の、共振回路への接続および切断を制御することによって、共振回路の容量値が緩やかに変化する。 According to the present invention, when the waveform of the switching signal is dull, the capacitance value of the resonance circuit changes slowly when the coarse adjustment capacitive element is switched. In particular, when the coarse adjustment capacitive element is a variable capacitive element, the capacitance value of the variable capacitive element gradually changes with the time constant of the switching signal having a dull waveform. Further, when the coarse adjustment capacitive element is a capacitive element having a fixed capacitance value, the capacitance of the resonant circuit is controlled by controlling connection and disconnection of the capacitive element to and from the resonant circuit by a switching signal having a dull waveform. The value changes slowly.
本発明にかかる電圧制御発振器は、複数の電圧−周波数特性カーブを有し、電圧−周波数特性カーブ間の移行時に緩やかに容量が変化するという効果を奏する。また、本発明にかかるシンセサイザ回路は、複数の電圧−周波数特性カーブを有する電圧制御発振器の電圧−周波数特性カーブ間の移行時に位相同期が外れないという効果を奏する。 The voltage-controlled oscillator according to the present invention has a plurality of voltage-frequency characteristic curves, and has an effect that the capacitance is gradually changed at the time of transition between the voltage-frequency characteristic curves. Further, the synthesizer circuit according to the present invention has an effect that phase synchronization is not lost at the time of transition between voltage-frequency characteristic curves of a voltage controlled oscillator having a plurality of voltage-frequency characteristic curves.
以下に、本発明にかかる電圧制御発振器およびシンセサイザ回路の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。一般に、電圧制御発振器は、一対の同じ構成の回路からなる差動構成となっている。ここでは、その一方の側の構成ついて説明するが、もう一方の側の構成も同様である。 Embodiments of a voltage controlled oscillator and a synthesizer circuit according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In general, the voltage controlled oscillator has a differential configuration including a pair of circuits having the same configuration. Here, the configuration on one side will be described, but the configuration on the other side is the same.
図1は、本発明の実施例1にかかる電圧制御発振器の構成を示す図である。図1に示すように、電圧制御発振器21は、複数、特に限定しないが、例えば4個のバラクタ(可変容量素子、バリキャップ)22,23,24,25からなる周波数粗調整用の容量集合体、周波数微調整用のバラクタ30、インダクタ31、アンプ32、容量切替部33および制御電圧発生部34を備えている。
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the voltage controlled oscillator according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, there are a plurality of voltage-controlled
粗調整用バラクタ22,23,24,25および微調整用バラクタ30は、インダクタ31に並列に接続されており、インダクタ31とともにLC共振回路を構成する。容量切替部33は、粗調整用バラクタ22,23,24,25を制御するための切替信号CT0,CT1,CT2,CT3を出力する。各切替信号CT0,CT1,CT2,CT3は、ハイレベルとローレベルの2値の電位をとる信号である。制御電圧発生部34は、粗調整用バラクタ22,23,24,25ごとに設けられている。
The
各制御電圧発生部34は、容量切替部13から入力する各切替信号CT0,CT1,CT2,CT3の電位変化の時定数を調整し、各切替信号CT0,CT1,CT2,CT3の波形を鈍らせる。この波形の鈍った切替信号CT0’,CT1’,CT2’,CT3’の時定数でもって、粗調整用の各バラクタ22,23,24,25の容量が変化する。微調整用バラクタ30の容量は、外部から入力する微調整信号Vcntrlによって変化する。微調整信号Vcntrlは、微調整用バラクタ30の容量値を調整する電圧信号として連続的に変化する。粗調整用バラクタ22,23,24,25は、例えばそのサイズがこの順に2倍になることによって、重み付けされている。
Each
図2は、図1に示す電圧制御発振器の制御電圧発生部の構成を示す図である。図2に示すように、制御電圧発生部34は、インバータ回路41、このインバータ回路41のPチャネルMOSトランジスタ(以下、PMOSトランジスタとする)に接続された電流源(PMOSトランジスタ)42、インバータ回路41のNチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタとする)に接続された電流源(NMOSトランジスタ)43、および時定数調整用のキャパシタ44を備えている。この時定数調整用キャパシタ44は、インバータ回路41の出力端子(OUT)と接地点の間に接続されている。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a control voltage generation unit of the voltage controlled oscillator shown in FIG. As shown in FIG. 2, the
インバータ回路41の入力端子(IN)には、容量切替部33から切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)が入力する。切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)がハイレベルからローレベルに切り替わると、インバータ回路41のNMOSトランジスタおよびPMOSトランジスタがそれぞれがオフ状態およびオン状態に切り替わる。それによって、電流源42から流れる電流Ibによって時定数調整用キャパシタ44が充電される。従って、インバータ回路41の出力端子(OUT)からは、その充電によって徐々に電圧が上昇する、波形の鈍った切替信号(CT0’,CT1’,CT2’,CT3’)が出力される。
The switching signal (CT0, CT1, CT2, CT3) is input from the
一方、切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)がローレベルからハイレベルに切り替わると、インバータ回路41のPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタがそれぞれがオフ状態およびオン状態に切り替わる。それによって、時定数調整用キャパシタ44に充電されている電荷が電流Ibとなって電流源43を流れて放電される。従って、インバータ回路41の出力端子(OUT)からは、その放電によって徐々に電圧が下降する、波形の鈍った切替信号(CT0’,CT1’,CT2’,CT3’)が出力される。
On the other hand, when the switching signals (CT0, CT1, CT2, CT3) are switched from the low level to the high level, the PMOS transistor and the NMOS transistor of the inverter circuit 41 are switched to the off state and the on state, respectively. As a result, the electric charge charged in the time
図3は、図2に示す制御電圧発生部の出力電圧の変化を示す図である。図3には、制御電圧発生部34の出力信号がハイレベルからローレベルに遷移するときの様子が示されている。図3に示すように、制御電圧発生部34から出力される切替信号(CT0’,CT1’,CT2’,CT3’)の立ち下がり時間Tfが長くなり、緩やかに電圧が下降する。ローレベルからハイレベルに遷移するときの様子は、図3の中央部分が右下がりとなっている折れ線の左右を反転させた線、すなわち中央部分が右上がりの折れ線となる。
FIG. 3 is a diagram showing a change in the output voltage of the control voltage generator shown in FIG. FIG. 3 shows a state where the output signal of the
このときの立ち上がり時間Trは、電流源42,43により流れる電流Ibが同じであれば、立ち下がり時間Tfと同じになる。立ち上がり時間Tr(立ち下がり時間Tf)は、次の式で与えられる。
Tr(=Tf)=C0×VDD/Ib
The rise time Tr at this time is the same as the fall time Tf if the current Ib flowing from the
Tr (= Tf) = C0 × VDD / Ib
所望の立ち上がり時間Tr(立ち下がり時間Tf)が得られるように、時定数調整用キャパシタ44の容量値C0、電源電位VDD、および電流源42,43により流れる電流量Ibが選択される。電流源42,43により流れる電流量Ibは、バイアス電圧により制御される。
The capacitance value C0 of the time
図4は、図1に示す電圧制御発振器の容量値の変化を示す図である。図4に示すように、粗調整用バラクタ22,23,24,25の容量値を制御する切替信号CT0’,CT1’,CT2’,CT3’の立ち上がりおよび立ち下がりが緩やかになる。従って、切替信号CT0’,CT1’,CT2’,CT3’に時間的なずれがあっても、粗調整用バラクタ22,23,24,25の容量値を足した全容量は、急峻な変化を起こさずに、滑らかに変化する。
FIG. 4 is a diagram showing changes in the capacitance value of the voltage controlled oscillator shown in FIG. As shown in FIG. 4, the rising and falling edges of the switching signals CT0 ', CT1', CT2 ', CT3' for controlling the capacitance values of the
図5は、本発明の実施例2にかかる電圧制御発振器の制御電圧発生部の構成を示す図である。実施例2では、電圧制御発振器の全体の構成は実施例1と同じであるが、制御電圧発生部の構成が実施例1と異なる。図5に示すように、実施例2の制御電圧発生部34は、デジタルアナログ変換回路51と比較・加減算回路52を備えている。
FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the control voltage generation unit of the voltage controlled oscillator according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the overall configuration of the voltage controlled oscillator is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the control voltage generator is different from that of the first embodiment. As shown in FIG. 5, the
比較・加減算回路52の一方の入力端子(IN)には、容量切替部33から切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)が入力する。また、比較・加減算回路52の他方の入力端子には、デジタルアナログ変換回路51の出力信号が入力する。比較・加減算回路52は、両入力信号を比較し、その差分の符号に応じたデジタルコードをデジタルアナログ変換回路51に渡す。この比較およびデジタルコードの出力を行うタイミングは、比較・加減算回路52に外部から入力するクロック信号CLKのクロックごとの立ち上がりエッジに同期したタイミングである。このクロック信号CLKの周波数は、所望の時定数に応じた周波数である。
A switching signal (CT0, CT1, CT2, CT3) is input from the
デジタルアナログ変換回路51は、比較・加減算回路52から渡されるデジタルコードに応じて、その出力端子(OUT)から3値以上の電位を出力する。この出力電位は、波形の鈍った切替信号(CT0’,CT1’,CT2’,CT3’)として粗調整用バラクタ22,23,24,25へ出力されるとともに、比較・加減算回路52にフィードバックされる。それによって、比較・加減算回路52は、デジタルアナログ変換回路51の出力電位が、容量切替部33から入力する切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)の電位に徐々に近づくように、デジタルコードを出力する。
The digital-
図6は、図5に示す制御電圧発生部の出力電圧の変化を示す図である。図6に示すように、容量切替部33から比較・加減算回路52に入力する切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)が、ある時刻にハイレベルからローレベルに遷移すると、デジタルアナログ変換回路51の出力端子(OUT)には、1クロック周期ごとに、デジタルアナログ変換回路51の多値数で決まる出力ステップでハイレベルからローレベルへ徐々に変化する信号が現れる。この信号が、波形の鈍った切替信号(CT0’,CT1’,CT2’,CT3’)である。
FIG. 6 is a diagram showing a change in the output voltage of the control voltage generator shown in FIG. As shown in FIG. 6, when the switching signal (CT0, CT1, CT2, CT3) input from the
比較・加減算回路52は、容量切替部33から入力する切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)と、デジタルアナログ変換回路51から出力される切替信号(CT0’,CT1’,CT2’,CT3’)が釣り合うと、クロック信号CLKの入力があっても、デジタルコードを変化させない。従って、デジタルアナログ変換回路51の出力電位は、ハイレベルまたはローレベルに固定される。
The comparison / addition /
図7は、比較・加減算回路の構成を示す図である。図7に示すように、比較・加減算回路52は、2個の比較器61,62、アップ/ダウンの切り替えが可能なカウンタ63、2個のオペアンプ64,65、2個のインバータ66,67、2個のナンドゲート68,69、2個のアンドゲート70,71、および電源電圧(電源電位VDD−接地電位GND)を抵抗分割する例えば7個の抵抗素子の直列接続体(以下、抵抗直列接続体とする)72を備えている。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the comparison / addition / subtraction circuit. As shown in FIG. 7, the comparison / addition /
第1のオペアンプ64において、その非反転入力端子には、容量切替部33から入力する切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)が入力し、その反転入力端子には、デジタルアナログ変換回路51の出力信号が入力する。第2のオペアンプ65においては、入力信号が第1のオペアンプ64と逆になる。第1の比較器61は、デジタルアナログ変換回路51の出力電位を、電源電位VDDおよびその6/7の電位と比較する。第1のナンドゲート68は、第1の比較器61の出力信号BUと、容量切替部33から入力する切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)の否定論理積演算を行う。
In the first
第1のアンドゲート70は、第1のオペアンプ64の出力信号AUと、容量切替部33から入力する切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)と、第1のナンドゲート68の出力信号CUの論理積演算を行い、カウンタ63へカウントアップ動作を行わせる信号(以下、カウントアップ信号とする)UPを出力する。一方、第2の比較器62は、デジタルアナログ変換回路51の出力電位を、電源電位VDDの1/7の電位および接地電位GNDと比較する。第2のナンドゲート69は、第2の比較器62の出力信号BDと、容量切替部33から入力する切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)を第2のインバータ67により反転した信号の否定論理積演算を行う。
The first AND
第2のアンドゲート71は、第2のオペアンプ65の出力信号ADと、容量切替部33から入力する切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)を第1のインバータ66により反転した信号と、第2のナンドゲート69の出力信号CDの論理積演算を行い、カウンタ63へカウントダウン動作を行わせる信号(以下、カウントダウン信号とする)DOWNを出力する。カウンタ63は、カウントアップ信号UPまたはカウントダウン信号DOWNの入力に応じて、CLK入力毎にインクリメントまたはデクリメントする。カウンタ63は、例えば3ビットのデジタルコードQDを出力する。
The second AND gate 71 includes an output signal AD of the second operational amplifier 65, a signal obtained by inverting the switching signals (
図8は、図7に示す比較・加減算回路のカウンタの動作を示す図である。図8に示すように、カウントアップ信号UPがハイレベルのときに、デジタルコードQDの値がインクリメントされ、カウントダウン信号DOWNがハイレベルのときに、デジタルコードQDの値がデクリメントされる。カウントアップ信号UPおよびカウントダウン信号DOWNがともにローレベルのときには、CLK入力があってもデジタルコードQDの値は変化しない。 FIG. 8 is a diagram showing the operation of the counter of the comparison / addition / subtraction circuit shown in FIG. As shown in FIG. 8, when the count-up signal UP is at a high level, the value of the digital code QD is incremented, and when the count-down signal DOWN is at a high level, the value of the digital code QD is decremented. When both the count-up signal UP and the count-down signal DOWN are at a low level, the value of the digital code QD does not change even if there is a CLK input.
図9は、図7に示す比較・加減算回路の比較器の構成を示す図である。第1の比較器61と第2の比較器62は、同じ構成であるので、ここでは、第1の比較器61の構成を説明する。図9に示すように、第1の比較器61は、2個のオペアンプ76,77とアンドゲート78を備えている。第3のオペアンプ76において、その非反転入力端子には、電源電位VDDが印加され、その反転入力端子には、デジタルアナログ変換回路51の出力信号が入力する。第4のオペアンプ77において、その反転入力端子には、電源電位VDDの6/7の電位が印加され、その非反転入力端子には、デジタルアナログ変換回路51の出力信号が入力する。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a comparator of the comparison / addition / subtraction circuit shown in FIG. Since the
第3のアンドゲート78は、第3のオペアンプ76の出力信号XHと第4のオペアンプ77の出力信号XLの論理積演算を行う。第3のアンドゲート78の出力信号WCは、上述した第1の比較器61の出力信号BUとなる。図9に示す比較器が第2の比較器62である場合には、第3のオペアンプ76の非反転入力端子に電源電位VDDの1/7の電位が印加され、第4のオペアンプ77の反転入力端子に接地電位GNDが印加され、その出力信号WCが、第2の比較器62の出力信号BDとなる。
The third AND
図10は、図9に示す比較器の動作を示す図である。図10に示すように、デジタルアナログ変換回路51の出力電位(表のIN)が第3のオペアンプ76の非反転入力端子の電位(表のRH)よりも高い場合、第4のオペアンプ77の出力信号XLの電位および第3のオペアンプ76の出力信号XHの電位がそれぞれハイレベル(H)およびローレベル(L)となり、出力信号WCの電位がローレベルとなる。また、デジタルアナログ変換回路51の出力電位(表のIN)が第4のオペアンプ77の反転入力端子の電位(表のRL)よりも低い場合には、出力信号XLの電位および出力信号XHの電位がそれぞれローレベルおよびハイレベルとなり、出力信号WCの電位がローレベルとなる。それに対して、デジタルアナログ変換回路51の出力電位(表のIN)が第4のオペアンプ77の反転入力端子の電位(表のRL)と第3のオペアンプ76の非反転入力端子の電位(表のRH)の間にある場合には、出力信号XLの電位および出力信号XHの電位がともにハイレベルとなり、出力信号WCの電位がハイレベルとなる。
FIG. 10 is a diagram illustrating the operation of the comparator shown in FIG. As shown in FIG. 10, when the output potential (IN in the table) of the digital-
図11は、図7に示す比較・加減算回路の動作タイミングを示す図である。図11において、t1で示す期間は、デジタルアナログ変換回路51の出力電位が接地電位GNDと電源電位VDDの1/7の電位の間にあり、かつ容量切替部33から入力する切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)がローレベルのときである。その状態から、切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)がハイレベルに切り替わった直後の状態が、t2で示す期間である。この切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)の切り替わりの直後のクロック信号CLKの立ち上がりエッジに同期して、デジタルコードQDの値のインクリメントが始まる。
FIG. 11 is a diagram showing the operation timing of the comparison / addition / subtraction circuit shown in FIG. In FIG. 11, during the period indicated by t1, the output potential of the digital-
続くt3で示す期間は、後続のクロック信号CLKの立ち上がりエッジに同期して、デジタルコードQDの値のインクリメントが継続され、デジタルアナログ変換回路51の出力電位が徐々に上昇している段階である。t4で示す期間は、デジタルアナログ変換回路51の出力電位が電源電位VDDの6/7の電位と電源電位VDDの間まで上昇し、切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)のハイレベルと一致して安定した状態である。その状態から、切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)がローレベルに切り替わった直後の状態が、t5で示す期間である。
The subsequent period indicated by t3 is a stage in which the increment of the value of the digital code QD is continued in synchronization with the rising edge of the subsequent clock signal CLK, and the output potential of the digital-
この切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)の切り替わりの直後のクロック信号CLKの立ち上がりエッジに同期して、デジタルコードQDの値のデクリメントが始まる。続くt6で示す期間は、後続のクロック信号CLKの立ち上がりエッジに同期して、デジタルコードQDの値のデクリメントが継続され、デジタルアナログ変換回路51の出力電位が徐々に下降している段階である。そして、デジタルアナログ変換回路51の出力電位が接地電位GNDと電源電位VDDの1/7の電位の間まで落ちると、切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)のローレベルと一致して安定した状態(期間:t1)となる。
Decrementing the value of the digital code QD starts in synchronization with the rising edge of the clock signal CLK immediately after the switching signals (CT0, CT1, CT2, CT3) are switched. The subsequent period indicated by t6 is a stage in which the decrement of the value of the digital code QD is continued in synchronization with the rising edge of the subsequent clock signal CLK and the output potential of the digital-
図12は、本発明の実施例3にかかる電圧制御発振器の制御電圧発生部の構成を示す図である。実施例3では、電圧制御発振器の全体の構成は実施例1と同じであるが、制御電圧発生部の構成が実施例1と異なる。図12に示すように、実施例3の制御電圧発生部34は、自状態判定カウンタ56とCLKトリガ付デジタルアナログ変換回路57を備えている。
FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration of the control voltage generator of the voltage controlled oscillator according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the overall configuration of the voltage controlled oscillator is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the control voltage generator is different from that of the first embodiment. As shown in FIG. 12, the
自状態判定カウンタ56の入力端子(IN)には、容量切替部33から切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)が入力する。また、自状態判定カウンタ56のCLK端子には、外部から所望の時定数に応じた周波数のクロック信号CLKが入力する。自状態判定カウンタ56は、このクロック信号CLKの例えば立ち上がりエッジに同期して、インクリメント動作またはデクリメント動作を行う。また、自状態判定カウンタ56は、切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)と自身の状態に基づいて、インクリメント動作とデクリメント動作の切り替え行う。そして、自状態判定カウンタ56は、そのカウント値をデジタルコードとして出力する。
The switching signal (CT0, CT1, CT2, CT3) is input from the
図13は、図12に示す制御電圧発生部の自状態判定カウンタの動作を示す図である。図13に示すように、自状態判定カウンタ56の動作は、例えば、以下の4つに分けられる。(1)カウンタの全ビットの値が1、すなわちデジタルコードQが「111・・・1」である場合、切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)の電位がハイレベル(H)であれば、現在のデジタルコードの値Q(「111・・・1」)を保持する。(2)デジタルコードの値Qが「111・・・1」でない場合、切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)の電位がハイレベル(H)であれば、カウンタをインクリメントしてデジタルコードの値を[Q+1]に更新とする。
FIG. 13 is a diagram showing the operation of the self-state determination counter of the control voltage generation unit shown in FIG. As shown in FIG. 13, the operation of the self-
(3)カウンタの全ビットの値が0でない、すなわちデジタルコードの値Qが「000・・・0」でない場合、切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)の電位がローレベル(L)であれば、カウンタをデクリメントしてデジタルコードの値を[Q−1]に更新する。(4)デジタルコードQが「000・・・0」である場合、切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)の電位がローレベル(L)であれば、現在のデジタルコードの値Q(「000・・・0」)を保持する。 (3) When the values of all the bits of the counter are not 0, that is, the value Q of the digital code is not “000... 0”, the potential of the switching signal (CT0, CT1, CT2, CT3) is low level (L). If there is, the counter is decremented and the value of the digital code is updated to [Q-1]. (4) When the digital code Q is “000... 0” and the potential of the switching signal (CT0, CT1, CT2, CT3) is low level (L), the current digital code value Q (“ 000... 0 ”).
CLKトリガ付デジタルアナログ変換回路57は、外部から入力する所望の時定数に応じた周波数のクロック信号CLKをトリガとして、自状態判定カウンタ56からデジタルコードを取得する。CLKトリガ付デジタルアナログ変換回路57は、取得したデジタルコードを、次のデジタルコード取得タイミングまで保持するとともに、その保持しているデジタルコードに応じて、その出力端子(OUT)から3値以上の電位を出力する。この出力電位は、波形の鈍った切替信号(CT0’,CT1’,CT2’,CT3’)として粗調整用バラクタ22,23,24,25へ出力される。
The CLK trigger digital-to-
自状態判定カウンタ56およびCLKトリガ付デジタルアナログ変換回路57の動作タイミングを決める前記クロック信号CLK、自状態判定カウンタ56の入力端子(IN)およびCLKトリガ付デジタルアナログ変換回路57の出力端子(OUT)に現れる信号は、図11と全く同等になる。つまり、CLKトリガ付デジタルアナログ変換回路57の出力端子(OUT)には、波形の鈍った切替信号(CT0’,CT1’,CT2’,CT3’)として、実施例2と同様に、1クロック周期ごとに徐々に変化する信号が現れる。実施例3では、比較器(コンパレータ)等のアナログ回路が不要であるので、制御電圧発生部34、またはそれを含む電圧制御発振器21をデジタル回路で実現するのに適している。
The clock signal CLK for determining the operation timing of the self-
図14は、本発明の実施例4にかかる電圧制御発振器の構成を示す図である。実施例4の電圧制御発振器81が実施例1と異なるのは、周波数粗調整用の容量集合体が、固定容量値を有する複数のキャパシタ82,83,84,85と、各キャパシタ82,83,84,85の、共振回路への接続および切断を制御するスイッチ86,87,88,89で構成されていることである。また、各制御電圧発生部34が、容量切替部33から入力する切替信号CT0,CT1,CT2,CT3の波形を鈍らせ、その波形の鈍った切替信号CT0’,CT1’,CT2’,CT3’によってスイッチ86,87,88,89の開閉を制御することである。
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of the voltage controlled oscillator according to the fourth embodiment of the present invention. The voltage-controlled
図15は、図14に示す電圧制御発振器の制御電圧発生部の構成を示す図である。図15に示すように、制御電圧発生部34は、容量切替部33から切替信号(CT0,CT1,CT2,CT3)が入力する入力端子(IN)と、波形の鈍った切替信号(CT0’,CT1’,CT2’,CT3’)を出力する出力端子(OUT)の間の信号ラインに、抵抗素子と容量素子からなるRCフィルタを接続した構成となっている。RCフィルタの抵抗素子は、例えば、集積に優れるMOSトランジスタ91により構成される。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a control voltage generation unit of the voltage controlled oscillator shown in FIG. As shown in FIG. 15, the
RCフィルタの容量素子は、複数のキャパシタ92,93により構成される。各キャパシタ92,93は、それぞれ、スイッチとなるMOSトランジスタ94,95を介して、切替信号の信号ラインに並列に接続されている。実施例4では、MOSトランジスタ94,95のオン/オフを制御する時定数設定部96が設けられている。この時定数設定部96により、切替信号の信号ラインに接続されるキャパシタ92,93の数を制御することによって、所望の時定数が得られる。なお、RCフィルタのキャパシタの数は、3個以上でもよい。
The capacitive element of the RC filter is composed of a plurality of
図16は、図14に示す電圧制御発振器の制御電圧発生部の他の構成を示す図である。図16に示す制御電圧発生部34では、切替信号の信号ラインに、RCフィルタの抵抗素子となる複数のMOSトランジスタ91,97が並列に接続されている。この例では、時定数設定部96により、MOSトランジスタ91,97のオン/オフを制御し、切替信号の信号ラインに接続されるMOSトランジスタ91,97の数を制御することによって、所望の時定数が得られる。なお、RCフィルタの抵抗素子となるMOSトランジスタの数は、3個以上でもよい。また、RCフィルタの容量素子と抵抗素子を複数ずつ設け、それらの接続および切断を制御することによって、所望の時定数を得るようにしてもよい。
FIG. 16 is a diagram showing another configuration of the control voltage generator of the voltage controlled oscillator shown in FIG. In the control
図17は、本発明の実施例5にかかるシンセサイザ回路の構成を示す図である。図17に示すように、シンセサイザ回路101は、実施例1の電圧制御発振器21、分周回路102、位相比較回路103、チャージポンプ回路104、ループフィルタ等のフィルタ105および制御回路106を備えている。電圧制御発振器21の出力信号(出力CLK)は、分周回路102において所望の周波数に分周される。分周回路102の出力信号は、位相比較回路103において、外部から入力する基準クロック信号(基準CLK)の位相と比較される。
FIG. 17 is a diagram illustrating the configuration of the synthesizer circuit according to the fifth embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 17, the
位相比較回路103は、その位相差に応じた電圧信号を出力する。位相比較回路103の出力電圧は、チャージポンプ回路104により所望の電圧に変換される。チャージポンプ回路104の出力信号は、フィルタ105により平滑化され、微調整信号Vcntrlとして電圧制御発振器21に渡される。また、この微調整信号Vcntrlの電位は、制御回路106により監視される。制御回路106は、微調整信号Vcntrlの電位をコンパレータ等で監視し、調整値として設計時に設定された範囲から外れると、電圧制御発振器21の容量切替部33に対して、切替信号CT0,CT1,CT2,CT3の電位を切り替えるための値をインクリメントまたはデクリメントするような論理回路で構成されている。
The
例えば、制御回路106は、微調整信号Vcntrlが、接地電位GNDに対して0.2V高い電位よりも低い場合に、インクリメントし、電源電位VDDに対して0.2V低い電位よりも高い場合に、デクリメントする。切替信号CT0,CT1,CT2,CT3の電位を切り替えるための値に基づいて、各切替信号CT0,CT1,CT2,CT3の電位が決まる。このシンセサイザ回路101では、周波数変化の時定数がPLLのループ時定数と同じかそれよりも大きい値に設定される。
For example, the
実施例1、実施例2または実施例3によれば、電圧制御発振器21において、粗調整用バラクタ22,23,24,25の容量値が、波形の鈍った切替信号の時定数でもって緩やかに変化するので、共振回路の全容量値が緩やかに変化する。実施例4によれば、共振回路への粗調整用キャパシタ82,83,84,85の接続および切断を制御するスイッチ86,87,88,89の開閉が、波形の鈍った切替信号の時定数でもって切り替わるので、共振回路の全容量値が緩やかに変化する。また、実施例4によれば、半導体回路の作成後であっても、外部から時定数設定部96を操作してRCフィルタとして有効な容量素子または抵抗素子の数を選択することによって、時定数調整を自由に行うことができる。さらに、実施例3または実施例4には、実施例1または実施例2よりも簡易に実現できるという利点がある。実施例5によれば、複数の電圧−周波数特性カーブを有する電圧制御発振器の電圧−周波数特性カーブ間の移行時に、シンセサイザ回路の位相同期が外れないという効果を奏する。
According to the first embodiment, the second embodiment, or the third embodiment, in the voltage controlled
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。 The following additional notes are disclosed with respect to the embodiment described above.
(付記1)電圧信号で容量値を変化させることにより発振周波数を調整する電圧制御発振器において、
連続的に電位が変化する調整信号により容量値が変化する可変容量素子と、
切替信号と、
前記切替信号を出力し、その切替信号により容量素子を制御する容量切替手段と、
前記容量切替手段から入力する前記切替信号の電位変化の時定数を調整する制御電圧発生手段と、
を備えることを特徴とする電圧制御発振器。
(Supplementary note 1) In a voltage controlled oscillator that adjusts an oscillation frequency by changing a capacitance value with a voltage signal,
A variable capacitance element whose capacitance value is changed by an adjustment signal whose potential continuously changes;
A switching signal;
Capacitance switching means for outputting the switching signal and controlling the capacitive element by the switching signal;
Control voltage generating means for adjusting a time constant of potential change of the switching signal input from the capacitance switching means;
A voltage-controlled oscillator comprising:
(付記2)前記容量素子は、1つ以上の可変容量素子を含み、該可変容量素子は、前記切替信号の、前記制御電圧発生手段によって調整される時定数でもって容量値を変化させることを特徴とする付記1に記載の電圧制御発振器。
(Supplementary note 2) The capacitive element includes one or more variable capacitive elements, and the variable capacitive element changes a capacitance value with a time constant of the switching signal adjusted by the control voltage generating means. The voltage controlled oscillator according to
(付記3)前記制御電圧発生手段は、電流量を制御する電流源と、前記電流源により流れる電流量および所望の時定数により決まる容量値を有し、かつ、前記容量切替手段から入力する前記切替信号が、相対的に電位の高いハイレベルおよび相対的に電位の低いローレベルのうちのいずれか一方のレベルであるときに、前記電流源により流れる電流を充電し、他方のレベルであるときに放電する時定数調整用の容量素子と、を備え、
前記時定数調整用の容量素子の充放電によって、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の波形を鈍らせることを特徴とする付記2に記載の電圧制御発振器。
(Supplementary Note 3) The control voltage generating means has a current value for controlling the amount of current, a capacitance value determined by the amount of current flowing through the current source and a desired time constant, and the input from the capacitance switching means. When the switching signal is at one of a high level having a relatively high potential and a low level having a relatively low potential, the current flowing from the current source is charged and is at the other level. And a capacitor for adjusting the time constant that discharges to
The voltage-controlled oscillator according to claim 2, wherein the waveform of the switching signal input from the capacitance switching unit is blunted by charging and discharging of the capacitor for adjusting the time constant.
(付記4)前記制御電圧発生手段は、前記容量切替手段から入力する前記切替信号を入力信号とするインバータ回路を有し、該インバータ回路の出力端子に前記時定数調整用の容量素子が並列に接続されていることを特徴とする付記3に記載の電圧制御発振器。 (Supplementary Note 4) The control voltage generation means includes an inverter circuit that uses the switching signal input from the capacity switching means as an input signal, and the time constant adjusting capacitance element is connected in parallel to the output terminal of the inverter circuit. 4. The voltage controlled oscillator according to appendix 3, wherein the voltage controlled oscillator is connected.
(付記5)前記制御電圧発生手段は、入力信号に応じて3値以上の電位を出力するデジタルアナログ変換手段と、外部から入力する所望の時定数に応じた周波数のクロック信号のクロックごとに、前記デジタルアナログ変換手段の出力電位と前記容量切替手段から入力する前記切替信号の電位を比較して前記デジタルアナログ変換手段への前記入力信号を段階的に変化させる比較・加減算手段と、を備え、
前記デジタルアナログ変換手段の出力電位のフィードバック制御によって、該出力電位を、前記切替信号からの入力電位に一致するまで、段階的に変化させることを特徴とする付記2に記載の電圧制御発振器。
(Supplementary Note 5) The control voltage generation means includes a digital-analog conversion means that outputs a potential of three or more values according to an input signal and a clock signal having a frequency corresponding to a desired time constant input from the outside. Comparison / addition / subtraction means for comparing the output potential of the digital-analog conversion means and the potential of the switching signal input from the capacitance switching means to change the input signal to the digital-analog conversion means stepwise,
The voltage controlled oscillator according to appendix 2, wherein the output potential is changed stepwise by feedback control of the output potential of the digital-analog conversion means until it matches the input potential from the switching signal.
(付記6)前記制御電圧発生手段は、外部から入力する所望の時定数に応じた周波数のクロック信号に同期してインクリメント動作またはデクリメント動作を行い、かつ前記容量切替手段から入力する前記切替信号と自身の状態に基づいてインクリメント動作とデクリメント動作の切り替え行うカウンタ手段と、外部から入力する所望の時定数に応じた周波数のクロック信号のクロックごとに、前記カウンタ手段のカウント値を取得して保持し、該カウント値に応じた電位を出力するデジタルアナログ変換手段と、を備え、
前記カウンタ手段のインクリメント動作またはデクリメント動作によるカウント値の変化によって、前記デジタルアナログ変換手段の出力電位を段階的に変化させることを特徴とする付記2に記載の電圧制御発振器。
(Supplementary Note 6) The control voltage generation means performs an increment operation or a decrement operation in synchronization with a clock signal having a frequency corresponding to a desired time constant input from the outside, and the switching signal input from the capacitance switching means The counter means for switching between the increment operation and the decrement operation based on its own state, and the count value of the counter means is acquired and held for each clock of a clock signal having a frequency corresponding to a desired time constant input from the outside. Digital-analog conversion means for outputting a potential according to the count value,
3. The voltage controlled oscillator according to appendix 2, wherein the output potential of the digital-analog conversion means is changed stepwise by a change in count value due to an increment operation or a decrement operation of the counter means.
(付記7)前記カウンタ手段は、カウント値が所定の値に達すると、前記クロック信号が入力しても前記所定の値を保持し続けることを特徴とする付記6に記載の電圧制御発振器。 (Supplementary note 7) The voltage controlled oscillator according to supplementary note 6, wherein when the count value reaches a predetermined value, the counter means continues to hold the predetermined value even when the clock signal is input.
(付記8)前記容量集合体は、1つ以上の固定容量値を有する容量素子と、前記容量切替手段から入力する前記切替信号に基づいて前記容量素子の、共振回路への接続および切断を制御するスイッチと、を含み、
前記制御電圧発生手段は、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の信号ラインに接続されるRCフィルタを備え、該RCフィルタによって、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の波形を鈍らせることを特徴とする付記1に記載の電圧制御発振器。
(Supplementary note 8) The capacitive assembly controls connection and disconnection of the capacitive element to and from the resonance circuit based on the capacitive element having one or more fixed capacitance values and the switching signal input from the capacitive switching means. And a switch to
The control voltage generating unit includes an RC filter connected to a signal line of the switching signal input from the capacitance switching unit, and the RC filter blunts the waveform of the switching signal input from the capacitance switching unit. The voltage controlled oscillator according to
(付記9)前記RCフィルタは、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の信号ラインに並列に接続または切断が可能な複数の容量素子を備えることを特徴とする付記8に記載の電圧制御発振器。 (Supplementary note 9) The RC filter according to Supplementary note 8, wherein the RC filter includes a plurality of capacitive elements that can be connected or disconnected in parallel to a signal line of the switching signal input from the capacitance switching means. .
(付記10)前記RCフィルタは、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の信号ラインに並列に接続または切断が可能な複数の抵抗素子を備えることを特徴とする付記8に記載の電圧制御発振器。 (Supplementary note 10) The RC filter according to supplementary note 8, wherein the RC filter includes a plurality of resistance elements that can be connected or disconnected in parallel to a signal line of the switching signal input from the capacitance switching means. .
(付記11)前記RCフィルタは、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の信号ラインに並列に接続または切断が可能な複数の容量素子と、前記信号ラインに並列に接続または切断が可能な複数の抵抗素子を備えることを特徴とする付記8に記載の電圧制御発振器。 (Supplementary Note 11) The RC filter includes a plurality of capacitive elements that can be connected or disconnected in parallel to the signal line of the switching signal input from the capacitance switching means, and a plurality of capacitors that can be connected or disconnected in parallel to the signal line. The voltage controlled oscillator according to claim 8, further comprising: a resistive element.
(付記12)電圧信号で容量値を変化させることにより発振周波数を調整する電圧制御発振器と、該電圧制御発振器の出力信号を分周する分周回路と、該分周回路の出力信号の位相と外部から入力する基準クロック信号の位相を比較して、その位相差に応じた電圧信号を出力する位相比較回路と、該位相比較回路の出力信号を平滑化するフィルタと、を備え、該フィルタにより平滑化された電圧信号を前記電圧制御発振器の容量値を変化させる電圧信号として前記電圧制御発振器に供給するシンセサイザ回路において、
前記電圧制御発振器は、連続的に電位が変化する微調整信号により容量値が変化する微調整用の可変容量素子と、1または2以上の切替信号により制御される粗調整用の1または2以上の容量素子からなる容量集合体と、前記切替信号を出力する容量切替手段と、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の電位変化の時定数を調整する制御電圧発生手段と、を備え、周波数変化の時定数がPLLのループ時定数と同じかそれよりも大きい値に設定されることを特徴とするシンセサイザ回路。
(Supplementary note 12) A voltage-controlled oscillator that adjusts the oscillation frequency by changing a capacitance value with a voltage signal, a frequency-dividing circuit that divides the output signal of the voltage-controlled oscillator, and a phase of the output signal of the frequency-dividing circuit; A phase comparison circuit that compares the phase of a reference clock signal input from the outside and outputs a voltage signal corresponding to the phase difference; and a filter that smoothes the output signal of the phase comparison circuit. In a synthesizer circuit that supplies a smoothed voltage signal to the voltage controlled oscillator as a voltage signal that changes a capacitance value of the voltage controlled oscillator,
The voltage-controlled oscillator includes a fine-adjustment variable capacitance element whose capacitance value is changed by a fine-adjustment signal whose potential changes continuously, and one or two or more for coarse adjustment controlled by one or more switching signals. A capacitance assembly composed of a capacitive element, a capacitance switching means for outputting the switching signal, and a control voltage generating means for adjusting a time constant of a potential change of the switching signal input from the capacitance switching means, and having a frequency A synthesizer circuit characterized in that the time constant of change is set to a value equal to or greater than the loop time constant of the PLL.
(付記13)前記容量集合体は、1つ以上の可変容量素子を含み、該可変容量素子は、前記切替信号の、前記制御電圧発生手段によって調整される時定数でもって容量値を変化させることを特徴とする付記12に記載のシンセサイザ回路。
(Supplementary note 13) The capacitance assembly includes one or more variable capacitance elements, and the variable capacitance elements change a capacitance value with a time constant of the switching signal adjusted by the control voltage generating means. 14. The synthesizer circuit according to
(付記14)前記制御電圧発生手段は、電流量を制御する電流源と、前記電流源により流れる電流量および所望の時定数により決まる容量値を有し、かつ、前記容量切替手段から入力する前記切替信号が、相対的に電位の高いハイレベルおよび相対的に電位の低いローレベルのうちのいずれか一方のレベルであるときに、前記電流源により流れる電流を充電し、他方のレベルであるときに放電する時定数調整用の容量素子と、を備え、
前記時定数調整用の容量素子の充放電によって、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の波形を鈍らせることを特徴とする付記13に記載のシンセサイザ回路。
(Supplementary Note 14) The control voltage generating means has a current value for controlling the amount of current, a capacity value determined by the amount of current flowing through the current source and a desired time constant, and the input from the capacity switching means. When the switching signal is at one of a high level having a relatively high potential and a low level having a relatively low potential, the current flowing from the current source is charged and is at the other level. And a capacitor for adjusting the time constant that discharges to
14. The synthesizer circuit according to
(付記15)前記制御電圧発生手段は、前記容量切替手段から入力する前記切替信号を入力信号とするインバータ回路を有し、該インバータ回路の出力端子に前記時定数調整用の容量素子が並列に接続されていることを特徴とする付記14に記載のシンセサイザ回路。
(Supplementary Note 15) The control voltage generation means includes an inverter circuit that uses the switching signal input from the capacitance switching means as an input signal, and the time constant adjusting capacitance element is connected in parallel to the output terminal of the inverter circuit. The synthesizer circuit according to
(付記16)前記制御電圧発生手段は、入力信号に応じて3値以上の電位を出力するデジタルアナログ変換手段と、外部から入力する所望の時定数に応じた周波数のクロック信号のクロックごとに、前記デジタルアナログ変換手段の出力電位と前記容量切替手段から入力する前記切替信号の電位を比較して前記デジタルアナログ変換手段への前記入力信号を段階的に変化させる比較・加減算手段と、を備え、
前記デジタルアナログ変換手段の出力電位のフィードバック制御によって、該出力電位を、前記切替信号からの入力電位に一致するまで、段階的に変化させることを特徴とする付記13に記載のシンセサイザ回路。
(Supplementary Note 16) The control voltage generation means includes a digital-analog conversion means that outputs a potential of three or more values according to an input signal, and a clock signal having a frequency according to a desired time constant input from the outside. Comparison / addition / subtraction means for comparing the output potential of the digital-analog conversion means and the potential of the switching signal input from the capacitance switching means to change the input signal to the digital-analog conversion means stepwise,
14. The synthesizer circuit according to
(付記17)前記制御電圧発生手段は、外部から入力する所望の時定数に応じた周波数のクロック信号に同期してインクリメント動作またはデクリメント動作を行い、かつ前記容量切替手段から入力する前記切替信号と自身の状態に基づいてインクリメント動作とデクリメント動作の切り替え行うカウンタ手段と、外部から入力する所望の時定数に応じた周波数のクロック信号のクロックごとに、前記カウンタ手段のカウント値を取得して保持し、該カウント値に応じた電位を出力するデジタルアナログ変換手段と、を備え、
前記カウンタ手段のインクリメント動作またはデクリメント動作によるカウント値の変化によって、前記デジタルアナログ変換手段の出力電位を段階的に変化させることを特徴とする付記13に記載のシンセサイザ回路。
(Supplementary Note 17) The control voltage generation unit performs an increment operation or a decrement operation in synchronization with a clock signal having a frequency corresponding to a desired time constant input from the outside, and the switching signal input from the capacitance switching unit The counter means for switching between the increment operation and the decrement operation based on its own state, and the count value of the counter means is acquired and held for each clock of a clock signal having a frequency corresponding to a desired time constant input from the outside. Digital-analog conversion means for outputting a potential according to the count value,
14. The synthesizer circuit according to
(付記18)前記カウンタ手段は、カウント値が所定の値に達すると、前記クロック信号が入力しても前記所定の値を保持し続けることを特徴とする付記17に記載のシンセサイザ回路。 (Supplementary note 18) The synthesizer circuit according to supplementary note 17, wherein when the count value reaches a predetermined value, the counter means continues to hold the predetermined value even if the clock signal is input.
(付記19)前記容量集合体は、1つ以上の固定容量値を有する容量素子と、前記容量切替手段から入力する前記切替信号に基づいて前記容量素子の、共振回路への接続および切断を制御するスイッチと、を含み、
前記制御電圧発生手段は、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の信号ラインに接続されるRCフィルタを備え、該RCフィルタによって、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の波形を鈍らせることを特徴とする付記12に記載のシンセサイザ回路。
(Supplementary note 19) The capacitive assembly controls connection and disconnection of the capacitive element to and from the resonance circuit based on the capacitive element having one or more fixed capacitance values and the switching signal input from the capacitive switching means. And a switch to
The control voltage generating unit includes an RC filter connected to a signal line of the switching signal input from the capacitance switching unit, and the RC filter blunts the waveform of the switching signal input from the capacitance switching unit. 14. The synthesizer circuit according to
(付記20)前記RCフィルタは、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の信号ラインに並列に接続または切断が可能な複数の容量素子を備えることを特徴とする付記19に記載のシンセサイザ回路。 (Supplementary note 20) The synthesizer circuit according to supplementary note 19, wherein the RC filter includes a plurality of capacitive elements that can be connected or disconnected in parallel to a signal line of the switching signal input from the capacitance switching means.
(付記21)前記RCフィルタは、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の信号ラインに並列に接続または切断が可能な複数の抵抗素子を備えることを特徴とする付記19に記載のシンセサイザ回路。 (Supplementary note 21) The synthesizer circuit according to supplementary note 19, wherein the RC filter includes a plurality of resistance elements that can be connected or disconnected in parallel to a signal line of the switching signal input from the capacitance switching means.
(付記22)前記RCフィルタは、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の信号ラインに並列に接続または切断が可能な複数の容量素子と、前記信号ラインに並列に接続または切断が可能な複数の抵抗素子を備えることを特徴とする付記19に記載のシンセサイザ回路。 (Appendix 22) The RC filter includes a plurality of capacitive elements that can be connected or disconnected in parallel to the signal line of the switching signal input from the capacitance switching means, and a plurality of capacitors that can be connected or disconnected in parallel to the signal line. The synthesizer circuit according to appendix 19, wherein the synthesizer circuit is provided.
以上のように、本発明にかかる電圧制御発振器およびシンセサイザ回路は、テレビ放送や携帯電話などの無線通信分野に有用であり、特に、無線データ通信の端末に適している。 As described above, the voltage-controlled oscillator and the synthesizer circuit according to the present invention are useful in the field of wireless communication such as television broadcasting and mobile phones, and are particularly suitable for wireless data communication terminals.
21,81 電圧制御発振器
22,23,24,25 粗調整用バラクタ
30 微調整用バラクタ
33 容量切替部
34 制御電圧発生部
41 インバータ回路
42,43 電流源
44 時定数調整用キャパシタ
51 デジタルアナログ変換回路
52 比較・加減算回路
56 自状態判定カウンタ
57 CLKトリガ付デジタルアナログ変換回路
82,83,84,85 粗調整用キャパシタ
86,87,88,89 スイッチ
91,92,93,97 RCフィルタ
101 シンセサイザ回路
102 分周回路
103 位相比較回路
105 フィルタ
21, 81 Voltage controlled
Claims (8)
複数の切替信号を出力する容量切替手段と、
前記容量切替手段が出力する前記複数の切替信号の電位変化時間が長くなるように該電位変化時間をそれぞれ調整した複数の調整信号を出力する複数の制御電圧発生手段と、
前記複数の制御電圧発生手段が出力する前記複数の調整信号の電圧値に応じて、該容量値が変化する複数の可変容量素子と、
を備えることを特徴とする電圧制御発振器。In the voltage controlled oscillator for adjusting the oscillation frequency by changing the capacitance value,
Capacity switching means for outputting a plurality of switching signals;
A plurality of control voltage generating means for outputting a plurality of adjustment signals each of which adjusts the potential change time so that the potential change times of the plurality of switching signals output by the capacitance switching means are long;
A plurality of variable capacitance elements whose capacitance values change according to voltage values of the plurality of adjustment signals output by the plurality of control voltage generating means;
A voltage-controlled oscillator comprising:
電流量を制御する電流源と、
前記切替信号が第1レベルであるときに、前記電流源により流れる電流を充電し、前記切替信号が第2レベルであるときに放電する容量素子と、を備え、
前記容量素子の充放電によって、前記切替信号の波形を鈍らせた前記調整信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の電圧制御発振器。The control voltage generating means is
A current source for controlling the amount of current;
A capacitive element that charges current flowing by the current source when the switching signal is at a first level and discharges when the switching signal is at a second level;
Wherein the charging and discharging of the capacitor, the voltage controlled oscillator according to claim 1, characterized in also be output from the adjustment signal blunted waveform of the switching signal.
入力信号に応じて3値以上の電位の前記調整信号を出力するデジタルアナログ変換手段と、
外部から入力する所望の時定数に応じた周波数のクロック信号のクロックごとに、前記デジタルアナログ変換手段の出力電位と、前記容量切替手段から入力する前記切替信号の電位を比較して前記デジタルアナログ変換手段への前記入力信号を段階的に変化させる比較・加減算手段と、を備え、
前記デジタルアナログ変換手段の出力である前記調整信号のフィードバック制御によって、該調整信号を段階的に変化させることを特徴とする請求項1に記載の電圧制御発振器。The control voltage generating means is
Digital-to-analog conversion means for outputting the adjustment signal having a potential of three or more values according to an input signal;
The digital-to-analog conversion is performed by comparing the output potential of the digital-analog conversion means with the potential of the switching signal input from the capacitance switching means for each clock of a clock signal having a frequency corresponding to a desired time constant input from the outside. Comparison / addition / subtraction means for stepwise changing the input signal to the means,
2. The voltage controlled oscillator according to claim 1 , wherein the adjustment signal is changed stepwise by feedback control of the adjustment signal which is an output of the digital-analog conversion means.
前記カウンタ手段のインクリメント動作またはデクリメント動作によるカウント値の変化によって、前記デジタルアナログ変換手段の出力である前記調整信号を段階的に変化させることを特徴とする請求項1に記載の電圧制御発振器。The control voltage generation means performs an increment operation or a decrement operation in synchronization with a clock signal having a frequency corresponding to a desired time constant input from the outside, and is in the state of the switching signal input from the capacitance switching means and its own state. a counter means for switching the increment operation and the decrement operation on the basis, for each clock of a frequency of the clock signal corresponding to the desired time constant to be input from the outside, and acquires and holds the count value of said counter means, said count Digital-to-analog conversion means for outputting a potential corresponding to the value,
2. The voltage controlled oscillator according to claim 1 , wherein the adjustment signal , which is an output of the digital-analog conversion means , is changed in a stepwise manner by a change in count value caused by an increment operation or a decrement operation of the counter means.
該分周回路の出力信号の位相と外部から入力する基準クロック信号の位相を比較して、その位相差に応じた第1の電圧信号を出力する位相比較回路と、
該位相比較回路の前記第1の電圧信号を平滑化するフィルタと、
該フィルタにより平滑化された第2の電圧信号に基づいて発振周波数が調整された出力信号を前記入力信号として前記分周回路に供給する電圧制御発振器と、を含み、
前記電圧制御発振器は、
複数の切替信号を出力する容量切替手段と、
前記容量切替手段が出力する複数の切替信号の電位変化時間が長くなるように該電位変化時間をそれぞれ調整した複数の調整信号を出力する複数の制御電圧発生手段と、
前記第2の電圧信号により容量値が変化する第1の微調整用の可変容量素子と、
前記複数の制御電圧発生手段が出力する前記複数の調整信号の電圧値に応じて、該容量値が変化する複数の第2の粗調整用の可変容量素子と、
を備えることを特徴とするシンセサイザ回路。A frequency divider that divides the input signal;
A phase comparison circuit that compares the phase of the output signal of the frequency divider circuit with the phase of a reference clock signal input from the outside and outputs a first voltage signal corresponding to the phase difference;
A filter for smoothing the first voltage signal of the phase comparison circuit;
A voltage-controlled oscillator that supplies an output signal whose oscillation frequency is adjusted based on the second voltage signal smoothed by the filter to the frequency divider as the input signal,
The voltage controlled oscillator is:
Capacity switching means for outputting a plurality of switching signals;
A plurality of control voltage generating means for outputting a plurality of adjustment signals each of which adjusts the potential change time so that the potential change times of the plurality of switching signals output by the capacitance switching means are long;
A first fine-tuning variable capacitance element whose capacitance value is changed by the second voltage signal;
A plurality of second coarse adjustment variable capacitance elements whose capacitance values change according to the voltage values of the plurality of adjustment signals output by the plurality of control voltage generating means;
A synthesizer circuit comprising:
電流量を制御する電流源と、
前記切替信号が第1レベルであるときに、前記電流源により流れる電流を充電し、前記切替信号が第2レベルであるときに放電する容量素子と、を備え、
前記容量素子の充放電によって、前記切替信号の波形を鈍らせた前記調整信号を出力することを特徴とする請求項5に記載のシンセサイザ回路。The control voltage generating means is
A current source for controlling the amount of current;
A capacitive element that charges current flowing by the current source when the switching signal is at a first level and discharges when the switching signal is at a second level;
The charging and discharging of the capacitor, the synthesizer circuit of claim 5, wherein also be output from the adjustment signal blunted waveform of the switching signal.
前記デジタルアナログ変換手段の出力である前記調整信号のフィードバック制御によって、該調整信号を段階的に変化させることを特徴とする請求項5に記載のシンセサイザ回路。The control voltage generation means includes a digital-to-analog conversion means for outputting the adjustment signal having a potential of three or more values according to an input signal, and a clock signal having a frequency corresponding to a desired time constant input from the outside. Comparison / addition / subtraction means for comparing the output potential of the digital / analog conversion means with the potential of the switching signal input from the capacitance switching means to change the input signal to the digital / analog conversion means stepwise. ,
6. The synthesizer circuit according to claim 5 , wherein the adjustment signal is changed stepwise by feedback control of the adjustment signal which is an output of the digital-analog conversion means.
前記カウンタ手段のインクリメント動作またはデクリメント動作によるカウント値の変化によって、前記デジタルアナログ変換手段の出力である前記調整信号を段階的に変化させることを特徴とする請求項5に記載のシンセサイザ回路。The control voltage generation means performs an increment operation or a decrement operation in synchronization with a clock signal having a frequency corresponding to a desired time constant input from the outside, and is in the state of the switching signal input from the capacitance switching means and its own state. a counter means for switching the increment operation and the decrement operation on the basis, for each clock of a frequency of the clock signal corresponding to the desired time constant to be input from the outside, and acquires and holds the count value of said counter means, said count Digital-to-analog conversion means for outputting a potential corresponding to the value,
6. The synthesizer circuit according to claim 5 , wherein the adjustment signal , which is an output of the digital-analog conversion means , is changed stepwise in accordance with a change in count value caused by an increment operation or a decrement operation of the counter means.
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