JPH01161910A - 電圧制御発振器 - Google Patents
電圧制御発振器Info
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- JPH01161910A JPH01161910A JP63290386A JP29038688A JPH01161910A JP H01161910 A JPH01161910 A JP H01161910A JP 63290386 A JP63290386 A JP 63290386A JP 29038688 A JP29038688 A JP 29038688A JP H01161910 A JPH01161910 A JP H01161910A
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- transistor
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/26—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
- H03K3/28—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
- H03K3/281—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
- H03K3/282—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator astable
- H03K3/2821—Emitters connected to one another by using a capacitor
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/01—Details
- H03K3/011—Modifications of generator to compensate for variations in physical values, e.g. voltage, temperature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は、高温安定性と広い範囲の電圧及び周波数の直
線的相関性を有する電圧制御発振器に関する。
線的相関性を有する電圧制御発振器に関する。
Ｂ、従来技術・
ディスク記憶システムでは、記憶されているデータ情報
を表わす読出し信号のディスク・コントローラによるサ
ンプリングを行なうのに、ディスクからイ云えられたデ
ータ・パルスにコントローラのクロックを同期させる必
要がある。従来のディスク記憶サブシステムでは、周波
数を連続的に調節するために、電圧制御発振器（Ｖ Ｃ
Ｏ，）を使ってこの同期を達成している。正確な同期を
絶えず実現するには、広い温度範囲にわたって、設定電
圧における発振器の周波数が安定していなければならな
い。さらに、コントローラのサンプリング能力を改善す
るには、電圧対周波数の直線的相関関係の範囲が広い電
圧制御発振器を得ることが望ましい。
を表わす読出し信号のディスク・コントローラによるサ
ンプリングを行なうのに、ディスクからイ云えられたデ
ータ・パルスにコントローラのクロックを同期させる必
要がある。従来のディスク記憶サブシステムでは、周波
数を連続的に調節するために、電圧制御発振器（Ｖ Ｃ
Ｏ，）を使ってこの同期を達成している。正確な同期を
絶えず実現するには、広い温度範囲にわたって、設定電
圧における発振器の周波数が安定していなければならな
い。さらに、コントローラのサンプリング能力を改善す
るには、電圧対周波数の直線的相関関係の範囲が広い電
圧制御発振器を得ることが望ましい。
また一方、データ・バンディング及び一定のデータ密度
記録により記憶デバイス容量を増大させる最近の産業界
の趨勢も、周波数対電圧関係の直線性範囲が広い発振器
を要求している（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｔｇｎ、
１９８８年１１月１３日、１４１ないし１４４ペー
ジに所載の「定密度記録が、新式チップで活気づ＜ （
Ｃｏｎｓｔａｎｔ −Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｒｅｃｏｒｄｉ
ｎｇＣｏｍｅｓ Ａ１１ｖｅ Ｗｉｔｈ Ｈｅｗ Ｃｈ
ｉｐｓ） Ｊを参照のこと）。
記録により記憶デバイス容量を増大させる最近の産業界
の趨勢も、周波数対電圧関係の直線性範囲が広い発振器
を要求している（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｔｇｎ、
１９８８年１１月１３日、１４１ないし１４４ペー
ジに所載の「定密度記録が、新式チップで活気づ＜ （
Ｃｏｎｓｔａｎｔ −Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｒｅｃｏｒｄｉ
ｎｇＣｏｍｅｓ Ａ１１ｖｅ Ｗｉｔｈ Ｈｅｗ Ｃｈ
ｉｐｓ） Ｊを参照のこと）。
ただし、半導体デバイスの周波数対電圧関係及び温度感
受性は、その構成要素の特性により左右される。半導体
要素の周波数対電圧関係は指数法則及び二乗法則に従う
ものであり、かつ半導体要素は温度変化に敏感なので、
その結果、現在入手可能な半導体電圧制御発振器は、周
波数対電圧の直線的関係の範囲が狭く、その動作温度に
強い依存性を有する。
受性は、その構成要素の特性により左右される。半導体
要素の周波数対電圧関係は指数法則及び二乗法則に従う
ものであり、かつ半導体要素は温度変化に敏感なので、
その結果、現在入手可能な半導体電圧制御発振器は、周
波数対電圧の直線的関係の範囲が狭く、その動作温度に
強い依存性を有する。
ディスク記憶装置の現在の製造工程では、電圧制御発振
器をレーザ・トリミングして、その直線的周波数／電圧
領域の中点をシステムの中心動作周波数と一致させるこ
゛とにより、電圧制御発振器の上記所望の機能を得てい
る。ただし、電圧制御発振器をレーザ・トリミングする
のは、費用のかさむ方法である。
器をレーザ・トリミングして、その直線的周波数／電圧
領域の中点をシステムの中心動作周波数と一致させるこ
゛とにより、電圧制御発振器の上記所望の機能を得てい
る。ただし、電圧制御発振器をレーザ・トリミングする
のは、費用のかさむ方法である。
Ｃ６発明が解決しようとする問題点
本発明の目的は高い温度安定性を有する電圧制御発振器
を提供することにある。
を提供することにある。
本発明他の目的は広い周波数範囲にわたって、電圧対周
波数関係が直線性を維持しているような電圧制御発振器
を提供することにある。
波数関係が直線性を維持しているような電圧制御発振器
を提供することにある。
Ｄ１問題点を解決するための手段
本発明は高い温度安定性を有する電圧制御発振器である
。発振器は、マルチバイブレータをスイッチングするバ
イポーラ型手段と、上記バイポーラ型手段に結合してい
て、上記バイポーラ型手段の温度変動を補正するＦＥＴ
型電流源から構成されている。本発明による電圧制御発
振器は、さらに、上記バイポーラ型電流源に結合してい
てその電流を調節する抵抗性負荷も含んでいる。
。発振器は、マルチバイブレータをスイッチングするバ
イポーラ型手段と、上記バイポーラ型手段に結合してい
て、上記バイポーラ型手段の温度変動を補正するＦＥＴ
型電流源から構成されている。本発明による電圧制御発
振器は、さらに、上記バイポーラ型電流源に結合してい
てその電流を調節する抵抗性負荷も含んでいる。
もう１つの態様では、本発明は、温度安定で電圧制御可
能な発振信号を発生させる方法である。
能な発振信号を発生させる方法である。
本方法は、バイポーラ手段でマルチバイブレータをスイ
ッチする措置と、ＦＥＴ電流源でバイポーラ手段の温度
変動を補正する措置から成る。
ッチする措置と、ＦＥＴ電流源でバイポーラ手段の温度
変動を補正する措置から成る。
Ｅ、実施例
図には、本発明の好ましい実施例による電圧制御発振器
（ＶＣＯ）の概略図が示されている。合成キャパシタン
スがＣとなるように、接続点ＡとＢの間にコンデンサＣ
１ｂとＣ１ａを並列に接続する。
（ＶＣＯ）の概略図が示されている。合成キャパシタン
スがＣとなるように、接続点ＡとＢの間にコンデンサＣ
１ｂとＣ１ａを並列に接続する。
当業者に理解されるように、チップ上の金属酸化膜半導
体（ＭＯＳ）コンデンサとしてこれら２個のコンデンサ
を実現することができ、また１個またはそれ以上のコン
デンサによって置き換えて両接続点間に所望のキャパシ
タンスＣを実現することができる。
体（ＭＯＳ）コンデンサとしてこれら２個のコンデンサ
を実現することができ、また１個またはそれ以上のコン
デンサによって置き換えて両接続点間に所望のキャパシ
タンスＣを実現することができる。
コンデンサ対Ｃ１ｂ及びＣ１ｍの各々の側でｎチャネル
ＦＥＴ１Ｔ１を及びＴ１゜が入力電圧Ｖｌｎによりバイ
アスされて飽和し、コンデンサに絶えず電流を流す電流
源となる。また、コンデンサ対の各側面には、それぞれ
バイポーラ型トランジスタＱ。
ＦＥＴ１Ｔ１を及びＴ１゜が入力電圧Ｖｌｎによりバイ
アスされて飽和し、コンデンサに絶えず電流を流す電流
源となる。また、コンデンサ対の各側面には、それぞれ
バイポーラ型トランジスタＱ。
及びＱＩＯのエミッタが接続され、これがコンデンサに
充電電流を供給する。
充電電流を供給する。
トランジスタＱ、のコレクタには、１個または２以上の
バイポーラ型ダイオードＱ１及びＱ２と直列接続された
抵抗Ｒ４からそれぞれが構成される１個またはそれ以上
の回線網が、接続されている。
バイポーラ型ダイオードＱ１及びＱ２と直列接続された
抵抗Ｒ４からそれぞれが構成される１個またはそれ以上
の回線網が、接続されている。
同様に、トランジスタＱｔｏのコレクタには、抵抗Ｒ５
と１個またはそれ以上のバイポーラ型ダイオード、Ｑ３
及びＱ４との１個またはそれ以上の直列結合が接続され
ている。
と１個またはそれ以上のバイポーラ型ダイオード、Ｑ３
及びＱ４との１個またはそれ以上の直列結合が接続され
ている。
バイポーラ型トランジスタＱ９がオンであり、バイポー
ラ型トランジスタＱＩＯがオフであるとまず仮定するこ
とにより、回路の動作を説明することができる。バイポ
ーラ型トランジスタＱ９のコレクタが接続される接続点
Ｃが、２個のバイポーラ型ダイオード（Ｑ ＋及びＱ２
）の電圧及びＶ。、からの電圧降下Ｉ４Ｒ４に等しい電
圧にクランプされる。ただし、Ｉ４は抵抗Ｒ４を通過し
て流れる電流である。
ラ型トランジスタＱＩＯがオフであるとまず仮定するこ
とにより、回路の動作を説明することができる。バイポ
ーラ型トランジスタＱ９のコレクタが接続される接続点
Ｃが、２個のバイポーラ型ダイオード（Ｑ ＋及びＱ２
）の電圧及びＶ。、からの電圧降下Ｉ４Ｒ４に等しい電
圧にクランプされる。ただし、Ｉ４は抵抗Ｒ４を通過し
て流れる電流である。
バイポーラ型トランジスタＱ９を通過する電流は、ＦＥ
Ｔ１Ｔ１１の放電電流よりも大きい。したがって、この
電流は、コンデンサ対ＣＩｍ及びＣ１ｂを充電し、接続
点Ａの電圧を上げる。ただし、この充電電流は、レジス
タＲ４により調節される。
Ｔ１Ｔ１１の放電電流よりも大きい。したがって、この
電流は、コンデンサ対ＣＩｍ及びＣ１ｂを充電し、接続
点Ａの電圧を上げる。ただし、この充電電流は、レジス
タＲ４により調節される。
接続点りとトランジスタＱ＋ｏのベースの間ニ、低しき
い値のＦＥＴ、ＴＩが設けられていて、接続点りの電圧
の変動をクランプする。同様に、接続点Ｃとトランジス
タＱ９のベースの間に、低しきイ値のＦＥＴ１Ｔ２が設
けられていて、接続点Ｃの電圧の変動をクランプする。
い値のＦＥＴ、ＴＩが設けられていて、接続点りの電圧
の変動をクランプする。同様に、接続点Ｃとトランジス
タＱ９のベースの間に、低しきイ値のＦＥＴ１Ｔ２が設
けられていて、接続点Ｃの電圧の変動をクランプする。
これらの低しきい値のＦＥＴにより電圧をクランプする
と、電圧制御発振器の出力であるＣとＤの間の電圧のス
イッチング速度が改善される。
と、電圧制御発振器の出力であるＣとＤの間の電圧のス
イッチング速度が改善される。
ＦＥＴ１Ｔ＋及びＴ２のしきい値が低い場合、トランジ
スタＱ９のベースとＦＥＴ１Ｔ２の片方の端子が接続さ
れている接続点りは、接続点Ｃと同じ電圧にＦＥＴ１Ｔ
２間の電圧降下を加えたものにクランプされる。飽和状
態にあるＦＥＴの電流力 ・程式により、ＦＥＴ１Ｔ２
両端間の電圧降下を計算できる。
スタＱ９のベースとＦＥＴ１Ｔ２の片方の端子が接続さ
れている接続点りは、接続点Ｃと同じ電圧にＦＥＴ１Ｔ
２間の電圧降下を加えたものにクランプされる。飽和状
態にあるＦＥＴの電流力 ・程式により、ＦＥＴ１Ｔ２
両端間の電圧降下を計算できる。
ダイオードＱ１及びＱ２が、抵抗Ｒ４を通過する電流を
調節する。同様に、ダイオードＱ３及びＱ４が、抵抗Ｒ
５を通過する電流を調節する。電流源Ｑ９及びＱ＋ｏの
各々により与えられる充電電流は、それぞれＲ４及びＲ
５を通過しているので、オームの法則に従う。つまり、
電流対電圧関係の指数法則及び二乗法則の依存性をオー
ムの法則の依存性に置き換えることにより、電圧制御発
振器の広い直線性周波数範囲が達成される。
調節する。同様に、ダイオードＱ３及びＱ４が、抵抗Ｒ
５を通過する電流を調節する。電流源Ｑ９及びＱ＋ｏの
各々により与えられる充電電流は、それぞれＲ４及びＲ
５を通過しているので、オームの法則に従う。つまり、
電流対電圧関係の指数法則及び二乗法則の依存性をオー
ムの法則の依存性に置き換えることにより、電圧制御発
振器の広い直線性周波数範囲が達成される。
接続点りにおける電圧からトランジスタＱ９のベース・
エミッタ電圧降下ｖｂｅを引いたものに向けて接続点Ａ
における電圧が上昇しＮＴ！２により放電されるコンデ
ンサ対の接続点Ｂにおける電圧は接地電位に向けて降下
して行く。接続点Ｂにおける電圧が接続点Ｃの下のベー
ス・エミッタ電圧（Ｖｂ、）降下以下に降下すると、Ｑ
、ｏはオンになり、Ｑ９はオフになる。図中のＸ−Ｘ線
について電圧制御発振器回路は対称なので、このトグル
動作が繰り返される。
エミッタ電圧降下ｖｂｅを引いたものに向けて接続点Ａ
における電圧が上昇しＮＴ！２により放電されるコンデ
ンサ対の接続点Ｂにおける電圧は接地電位に向けて降下
して行く。接続点Ｂにおける電圧が接続点Ｃの下のベー
ス・エミッタ電圧（Ｖｂ、）降下以下に降下すると、Ｑ
、ｏはオンになり、Ｑ９はオフになる。図中のＸ−Ｘ線
について電圧制御発振器回路は対称なので、このトグル
動作が繰り返される。
負荷Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８を使って、発振器の動作電
圧点を確定する。
圧点を確定する。
動作温度が上がると、バイポーラ型とトランジスタＱ９
及びＱ＋ｏのスイッチング速度が増加する。
及びＱ＋ｏのスイッチング速度が増加する。
ところが、動作温度の同じ上昇が、コンデンサからの電
流が流れるＦ Ｅ Ｔ１Ｔ１＋及びＴ１□を遅くさせ、
したがってスイッチング速度を遅くさせる。
流が流れるＦ Ｅ Ｔ１Ｔ１＋及びＴ１□を遅くさせ、
したがってスイッチング速度を遅くさせる。
つまり、何らかの温度変化があった場合、ＦＥＴ電流源
Ｔ’ｔｔ及びＴ１□による放電速度が対応して反対方向
に変化するので、バイポーラ型トランジスタＱ９及びＱ
ＩＯによる速度変化が相殺される。したがって、ＦＥＴ
とバイポーラ型デバイスの温度敏感性係数は互いに補い
合っている。
Ｔ’ｔｔ及びＴ１□による放電速度が対応して反対方向
に変化するので、バイポーラ型トランジスタＱ９及びＱ
ＩＯによる速度変化が相殺される。したがって、ＦＥＴ
とバイポーラ型デバイスの温度敏感性係数は互いに補い
合っている。
特定の半導体デバイス型を用いて回路を実現したが、同
じ特性を有するその他のデバイスを使用できることが、
当業者には理解されよう。たとえば、回路の他の部分に
相応する変更を施せば、ｐチャネルＦＥＴをｎチャネル
ＦＥＴに置き換えることができる。
じ特性を有するその他のデバイスを使用できることが、
当業者には理解されよう。たとえば、回路の他の部分に
相応する変更を施せば、ｐチャネルＦＥＴをｎチャネル
ＦＥＴに置き換えることができる。
図面は本発明による電圧制御発振器の一実施例の構成を
示す回路図である。 出願人 インターナシロナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーシ目ン 代理人 弁理士 山 本 仁 朗（外１名）
示す回路図である。 出願人 インターナシロナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーシ目ン 代理人 弁理士 山 本 仁 朗（外１名）
Claims (1)
- マルチバイブレータをスイッチングするためのバイポー
ラ・トランジスタと、前記バイポーラ・トランジスタの
スイッチング速度の温度による変動を補償するために前
記バイポーラ・トランジスタと接地電源との間に設けら
れたＦＥＴトランジスタと、を有する電圧制御発振器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US123024 | 1987-11-19 | ||
| US07/123,024 US4812784A (en) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | Temperature stable voltage controlled oscillator with super linear wide frequency range |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01161910A true JPH01161910A (ja) | 1989-06-26 |
| JP2526278B2 JP2526278B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=22406294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63290386A Expired - Lifetime JP2526278B2 (ja) | 1987-11-19 | 1988-11-18 | 電圧制御発振器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4812784A (ja) |
| EP (1) | EP0317150B1 (ja) |
| JP (1) | JP2526278B2 (ja) |
| DE (1) | DE3888100T2 (ja) |
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| DE3923823A1 (de) * | 1989-07-19 | 1991-01-31 | Philips Patentverwaltung | Temperatur- und versorgungsspannungsunabhaengige emittergekoppelte multivibratorschaltung |
| US5153534A (en) * | 1991-10-10 | 1992-10-06 | Samsung Semiconductor, Inc. | High frequency VCO circuit |
| US5604466A (en) * | 1992-12-08 | 1997-02-18 | International Business Machines Corporation | On-chip voltage controlled oscillator |
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| US5477193A (en) * | 1994-10-21 | 1995-12-19 | Cyrix Corporation | Current source loop filter with automatic gain control |
| FI102228B1 (fi) * | 1997-01-16 | 1998-10-30 | Nokia Mobile Phones Ltd | Oskillaattorin tehonkulutuksen minimointi |
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| US7088189B2 (en) * | 2003-09-09 | 2006-08-08 | Synergy Microwave Corporation | Integrated low noise microwave wideband push-push VCO |
| EP1542354B1 (en) * | 2003-12-09 | 2021-02-03 | Synergy Microwave Corporation | Integrated ultra low noise microwave wideband push-push vco |
| US7262670B2 (en) * | 2003-12-09 | 2007-08-28 | Synergy Microwave Corporation | Low thermal drift, tunable frequency voltage controlled oscillator |
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-
1987
- 1987-11-19 US US07/123,024 patent/US4812784A/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-11-08 EP EP88310472A patent/EP0317150B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-11-08 DE DE3888100T patent/DE3888100T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-11-18 JP JP63290386A patent/JP2526278B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50126147A (ja) * | 1974-03-22 | 1975-10-03 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0317150A3 (en) | 1990-08-22 |
| DE3888100T2 (de) | 1994-09-15 |
| DE3888100D1 (de) | 1994-04-07 |
| EP0317150A2 (en) | 1989-05-24 |
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