JPH0542846B2 - - Google Patents

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JPH0542846B2
JPH0542846B2 JP59024838A JP2483884A JPH0542846B2 JP H0542846 B2 JPH0542846 B2 JP H0542846B2 JP 59024838 A JP59024838 A JP 59024838A JP 2483884 A JP2483884 A JP 2483884A JP H0542846 B2 JPH0542846 B2 JP H0542846B2
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JP
Japan
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amplifier
current
oscillation
frequency
oscillator
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59024838A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60169215A (ja
Inventor
Ichiro Koyama
Teruo Kitani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP59024838A priority Critical patent/JPS60169215A/ja
Publication of JPS60169215A publication Critical patent/JPS60169215A/ja
Publication of JPH0542846B2 publication Critical patent/JPH0542846B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/03Astable circuits
    • H03K3/0315Ring oscillators

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、デイジタル信号処理回路に必要なク
ロツク発生器の一手段としての周波数制御可能な
リングオシレータ形式の発振器に関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点 第1図に一般的なリングオシレータで周波数制
御する場合の従来例を示す。一般的には、電圧増
巾器(反転増巾器)を奇数段になるようにn段
(A1〜Ao)接続し、n段目の増巾器Aoの出力を
1段目の増巾器A1の入力に帰還して発振ループ
を形成し、必要な発振レベルを得るために、出力
増巾器1を介して出力端子2より出力する構成と
なつている。発振周波数は増巾器1段当りの遅延
時間をτとして、ほぼnτに反比例するような周
波数となる。普通は遅延時間τの関数である増巾
器の電流などを可変して発振周波数を可変する。
例えば第1図に示すように、各々の増巾器の電流
可変端子a1〜aoを接続して、発振周波数可変端子
3で周波数を可変するのが一般的な構成方法であ
る。
近年、クロツク周波数は高くなつてきており、
高周波の電圧制御発振器(VCO)を用いて分周
して低周波領域でフエーズロツクドループ
(PLL)ロツクをかけ、周波数の安定なクロツク
を発生させることが多い。
この場合のVCOとして前述のような周波数可
変型リングオシレータを使用した場合の問題点と
して次のような事が考えられる。第1に、増巾器
の電流を変えることにより増巾率が変わるため、
周波数を可変することにより、発振レベルも変動
しやすくなる。第2に、増巾器の電流を変えるこ
とにより歪特性が変わるため、周波数を可変する
ことにより、発振器の高調波レベルが変動しやす
くなる。このことは高周波領域の発振であるほど
クロツクを整形する前の段階で電波妨害や回路的
な動作に悪影響を及ぼすことになる。第3に、前
述の第1と第2の理由から発振レベルが一定で高
調波の少ないVCOを作る場合には、周波数可変
範囲が狭くなつてくる。
発明の目的 本発明は従来例の欠点をなくしたリングオシレ
ータ型VCOを提供しようとするものである。す
なわち、発振レベルが一定で高調波レベルが低く
て変動が少なく、発振周波数の可変範囲が広い
VCOを提供するものである。更には、発振周波
数の決定要因がVCOの制御端子以外にはなく、
いわゆる無調整型発振器であり、特に高周波領域
では有効に活用できると共に、IC化には最適な
VCOである。
発明の構成 本発明は、電圧増巾器と電流増巾器で構成され
る増巾器を1単位として、前記のような増巾器を
奇数又は偶数のn段でリングオシレータを構成
し、前記電流増巾器のn段のうちの1つ以上の電
流増巾器の電流を可変して発振周波数を可変でき
るように構成したものである。
実施例の説明 以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
第2図は本発明の基本的な構成を示すブロツク
図を示す。図中、B1〜Boは電圧増巾器であり、
C1〜Coは電流増巾器である。構成は第1番目の
電圧増巾器B1の次に第1番目の電流増巾器C1
接続し、B1+C1を1段構成の増巾器として順々
に接続し、n段構成とする(nは奇数又は偶数)。
そして第n段目の電流増巾器の出力を第1段目の
電圧増巾器の入力に帰還して発振ループを形成
し、出力増巾器4を介して出力端子5より必要な
発振レベルの出力を取り出すような構成となつて
いる。周波数可変の構成は電流増巾器C1〜Co
各々の電流可変端子C1〜Coを接続して周波数可
変端子6により周波数を可変している。電流増巾
器の電流を可変することにより、利得はほとんど
変化せず、遅延時間(位相)のみが変化するた
め、発振ループ中の増巾器のバイアス条件を高調
波レベルの低くなる条件に設定しておくと、第2
図のような構成のリングオシレータでは、発振レ
ベルがほぼ一定で高調波レベルが低くて変動が少
なく、又周波数可変範囲の広いVCOが実現でき
る。
次に本発明の具体的な実施例を第3図に示す。
同図において、差動増巾構成のトランジスタQ1
Q2の各々のエミツタを共通の電流源7に接続し、
各々のコレクタはそれぞれ負荷抵抗R1,R2に接
続すると共に、エミツタホロアのトランジスタ
Q4およびQ3の各々のベースに接続されている。
更にトランジスタQ3およびQ4の各々のエミツタ
はトランジスタQ5と抵抗R3による定電流負荷お
よびトランジスタQ6と抵抗R4による定電流負荷
に接続されている。トランジスタQ1,Q2による
差動増巾器とトランジスタQ3,Q4によるエミツ
タホロアにより、前述した第2図のリングオシレ
ータの第1段目に相当する増巾器を構成してい
る。同様に、トランジスタQ7,Q8による差動増
巾器とトランジスタQ9,Q10によるエミツタホロ
アは第2図の第n段目に相当する増巾器を構成し
ている。このようにして、第n段目のエミツタホ
ロアのトランジスタQ10およびQ9の各々のエミツ
タを第1段目の差動増巾器のトランジスタQ1
Q2の各々のベースに接続することにより、発振
ループを形成している。更にトランジスタQ9
Q10のエミツタは出力増巾器13の平衡入力に接
続され、出力端子14より必要な発振レベルが出
力される。又、第1段目のエミツタホロアの定電
流負荷を構成するトランジスタQ5,Q6の共通ベ
ース端子11から第n段目のエミツタホロアの定
電流負荷を構成するトランジスタQ11,Q12の共
通ベース端子12までを端子13に接続し、制御
電圧シフト回路14を介して、周波数制御端子1
5で必要な制御範囲を設定するような構成として
いる。又、12は電源端子である。
なお第3図は発振ループが奇数段(3段)の場
合であるが、偶数段の場合では第n段目の平衡出
力から第1段目の平衡入力への接続を逆にして、
位相的に負帰還(反転位相)で接続すれば、同じ
ようにリングオシレータ型VCOとして動作する。
すなわち、電圧増巾器を差動増巾器で構成するこ
とにより、増巾器の段数を奇数、偶数のどちらで
も使用でき、中心の発振周波数を自由に設定で
き、カバーできる範囲が広がる。
又、第3図の場合は全てのエミツタホロアの電
流を可変して周波数範囲を広げているが、電流を
可変するエミツタホロアの個数が1個以上であれ
ばいくつでもよい。(可変巾を自由に設定でき
る。)又、1単位の増巾器に対して、平衡出力の
ため2つのエミツタホロアで構成されているが、
エミツタホロアは1つで不平衡で発振ループを形
成してもよい。
又、差動増巾器を使用する代りに、反転増巾器
を用いて色々な構成の増巾器でリングオシレータ
を構成しても、エミツタホロアの電流を可変する
VCOであれば、上記と同様の働きをする。ここ
で、第3図の構成のリングオシレータにおいて、
エミツタホロアの電流を可変することにより、発
振周波数が大きく可変できる理由を説明する。発
振周波数は発振ループの遅延時間τにほぼ反比例
して決定される。従つて発振ループの遅延時間す
なわち位相を可変することにより発振周波数を可
変しているのである。例えばトランジスタQ1
らQ4までの位相を可変するために、トランジス
タQ4で構成されるエミツタホロアの電流を可変
することにより、トランジスタQ4のベースから
見たインピーダンスが変化し、Q4のベースはQ1
のコレクタの高抵抗負荷R1に接続されているた
め、ここで位相が大きく変化するわけである。更
に、エミツタホロアでは電圧増巾が一定であるた
め、発振レベルが一定で発振周波数が大きく可変
するために有利な手段となる。
第4図に本発明の具体的応用の別の例の回路の
一部を示す。リングオシレータの発振ループを形
成する1単位の増巾器の回路構成を示したもので
ある。すなわち、トランジスタQ13、Q14で差動
増巾器を構成し、トランジスタQ15,Q16,Q19
Q20はエミツタホロアを構成し、トランジスタ
Q17,Q18,Q21,Q22および抵抗R11,R12,R13
R14はエミツタホロアの定電流負荷を構成してい
る。17,18は平衡入力端子、19,20は平
衡出力端子であり、21はエミツタホロアの電流
を可変する端子である。第4図の場合、エミツタ
ホロアの電流を全て可変しているが、1つ以上で
あればいくつでもよい。又、電流増巾器をエミツ
タホロア2段で構成しているため、差動増巾器の
コレクタとベース間電圧が広くとれるため(約
2VBE)、発振レベルが大きくとれる。このよう
に、発振ループを形成する1単位の増巾器の構成
の範囲を広げて、電圧増巾器を1段以上の差動増
巾器又は反転増巾器で構成し、電流増巾器を1段
以上の定電流負荷を有するエミツタホロアで構成
することにより、応用範囲を広げることができ
る。
第5図に、第3図の具体的実施例における3段
構成にした場合のリングオシレータの特性を示
す。横軸は制御電圧に対して縦軸は発振レベル2
2、発振周波数23、および(基本波−高調波)
レベル24の特性を示したものである。図から、
制御電圧に対して発振レベルの変動が少なく、発
振周波数の可変範囲が広く、又、高調波レベルが
比較的低く、変動が少ないことがわかる。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば次のような効果が得られる。
(1) 電圧増巾器と電流増巾器で構成される増巾器
をならべてn段構成で発振ループを形成するリ
ングオシレータにおいて、電流増巾器の電流を
可変して発振周波数を可変することにより、発
振レベルが一定で、高調波レベルが低くて、変
動が少なく、又発振周波数の可変範囲が広く、
更に発振周波数設定が無調整である電圧制御発
振器が実現できる。
(2) 上記(1)の発振ループ内における1単位の増巾
器を差動増巾器による電圧増巾器と、定電流負
荷を有するエミツタホロアで構成することによ
り、上記(1)の効果に加えて、集積回路に適した
回路構成になる。又、平衡の発振ループで構成
できるので、奇数・偶数のどちらの段数でもリ
ングオシレータを構成できる。
(3) 上記(1)の発振ループ内における1単位の増巾
器を反転増巾器による電圧増巾器による電圧増
巾器と、定電流負荷を有するエミツタホロアで
構成し、奇数段のリングオシレータを構成して
も、上記(1)の効果と同じ効果がある。
(4) 上記(1)の発振ループ内における1単位の増巾
器を1段以上の差動増巾器または反転増巾器に
よる電圧増巾器と、1段以上の定電流負荷を有
するエミツタホロアによる電流増巾器で構成す
ることにより、発振レベル、発振周波数可変範
囲、回路構成などの面で設計面での自由度が広
くなる。
(5) その他上記(1)から(4)までの効果に更に加え
て、発振器の構成上でインダクタンス素子およ
び容量素子を一切不要とすることができ、これ
により集積回路化した場合にきわめて有利とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の一般的なリングオシレータで構
成した電圧制御発振器のブロツク図、第2図は本
発明の一実施例に係る電圧制御型発振器のブロツ
ク図、第3図は本発明の実施例に係る電圧制御型
発振器の具体的回路構成図、第4図は本発明の別
の具体的応用例を示す回路構成図、第5図は第3
図の具体的実施例の特性図である。 B1〜Bo……電圧増巾器、C1〜Co……電流増巾
器、C1〜Co……増巾器の電流可変端子、4,9
……出力増巾器、5,10……発振出力端子、
6,15……発振周波数可変端子、Q1〜Q22……
トランジスタ、R1〜R14……負荷抵抗、7,8,
16……電流源、14……制御電圧シフト回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電圧増巾器と電流増巾器で構成される増巾器
    を1単位とした増巾器をn段(ただし、nは奇数
    又は偶数)使用してリングオシレータを構成し、
    前記電流増巾器のn段のうちの1つ以上の電流増
    巾器の電流を可変して発振周波数を可変するよう
    に構成したことを特徴とする発振器。 2 電圧増巾器を差動増巾器で構成し、電流増巾
    器を定電流負荷を有するエミツタホロアで構成し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    発振器。 3 電圧増巾器を反転増巾器で構成し、電流増巾
    器を定電流負荷を有するエミツタホロアで構成
    し、奇数のn段でリングオシレータを構成したこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の発振
    器。 4 電圧増巾器は差動増巾器または反転増巾器に
    よるn段構成とし、電流増巾器は定電流負荷をも
    つエミツタホロアによるn段構成であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の発振器。
JP59024838A 1984-02-13 1984-02-13 発振器 Granted JPS60169215A (ja)

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JP59024838A JPS60169215A (ja) 1984-02-13 1984-02-13 発振器

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JP59024838A JPS60169215A (ja) 1984-02-13 1984-02-13 発振器

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JPS60169215A JPS60169215A (ja) 1985-09-02
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07301351A (ja) * 1994-05-06 1995-11-14 Kitz Corp ボールバルブのボール

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63254814A (ja) * 1987-04-13 1988-10-21 Agency Of Ind Science & Technol 電界効果トランジスタ発振回路
US5180994A (en) * 1991-02-14 1993-01-19 The Regents Of The University Of California Differential-logic ring oscillator with quadrature outputs

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