JPH07231219A - 電圧制御発振回路 - Google Patents
電圧制御発振回路Info
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- JPH07231219A JPH07231219A JP2158794A JP2158794A JPH07231219A JP H07231219 A JPH07231219 A JP H07231219A JP 2158794 A JP2158794 A JP 2158794A JP 2158794 A JP2158794 A JP 2158794A JP H07231219 A JPH07231219 A JP H07231219A
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- Japan
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- circuit
- coil
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- oscillation
- controlled oscillator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電圧制御発振回路において、発振周波数制御
電圧の変化に対する発振周波数の変化範囲を拡大する。 【構成】 可変容量ダイオードの静電容量を発振周波数
制御電圧により変化させて発振周波数を可変するように
してなる、基本発振部にコルピッツ発振回路を用いた電
圧制御発振回路において、前記可変容量ダイオードCv1
と直列にコイルL1を設け、且つ同コイルL1のインダクタ
ンスを、該可変容量ダイオードCv1 とコイルL1とからな
る直列共振回路のリアクタンス成分が発振周波数可変範
囲内で容量性になるように選択する。
電圧の変化に対する発振周波数の変化範囲を拡大する。 【構成】 可変容量ダイオードの静電容量を発振周波数
制御電圧により変化させて発振周波数を可変するように
してなる、基本発振部にコルピッツ発振回路を用いた電
圧制御発振回路において、前記可変容量ダイオードCv1
と直列にコイルL1を設け、且つ同コイルL1のインダクタ
ンスを、該可変容量ダイオードCv1 とコイルL1とからな
る直列共振回路のリアクタンス成分が発振周波数可変範
囲内で容量性になるように選択する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧制御発振回路に係
り、より詳細には、発振周波数制御電圧の変化に対する
発振周波数の変化範囲の拡大に関する。
り、より詳細には、発振周波数制御電圧の変化に対する
発振周波数の変化範囲の拡大に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電圧制御発振回路を図６に示す。
図６（Ａ）は基本発振部にコルピッツ発振回路を用いた
一般的に多く使用される電圧制御発振回路の等価回路で
あり、Ｄ31は印加電圧により静電容量が変わる可変容量
ダイオードである。この回路は究極的には同図（Ｂ）の
ようにインダクタンスLoと、合成静電容量Coとの並列回
路で表される。ここに、合成静電容量Co、及び発振周波
数foは以下のように表される。 発振周波数は発振周波数制御電圧Ecを変化して可変容量
ダイオードＤ31の静電容量Cvを変化させることで行う。
この場合、同Ecを高くするほど静電容量が小さくなり、
発振周波数が高くなる。
図６（Ａ）は基本発振部にコルピッツ発振回路を用いた
一般的に多く使用される電圧制御発振回路の等価回路で
あり、Ｄ31は印加電圧により静電容量が変わる可変容量
ダイオードである。この回路は究極的には同図（Ｂ）の
ようにインダクタンスLoと、合成静電容量Coとの並列回
路で表される。ここに、合成静電容量Co、及び発振周波
数foは以下のように表される。 発振周波数は発振周波数制御電圧Ecを変化して可変容量
ダイオードＤ31の静電容量Cvを変化させることで行う。
この場合、同Ecを高くするほど静電容量が小さくなり、
発振周波数が高くなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、図６の回路構
成で発振周波数の変化範囲を広くするためには可変容量
ダイオードＤ31の制御電圧Ec対静電容量Cvの変化幅の大
きな素子を用いればよいことになるが半導体の接合容量
変化幅を一定限度以上拡大することは困難である。この
結果、発振周波数foの可変範囲拡大も限界がある。本発
明は、基本発振部には図６と同様のコルピッツ発振回路
を用い、その発振周波数foの可変範囲の拡大を図った電
圧制御発振回路を提供することを目的とする。
成で発振周波数の変化範囲を広くするためには可変容量
ダイオードＤ31の制御電圧Ec対静電容量Cvの変化幅の大
きな素子を用いればよいことになるが半導体の接合容量
変化幅を一定限度以上拡大することは困難である。この
結果、発振周波数foの可変範囲拡大も限界がある。本発
明は、基本発振部には図６と同様のコルピッツ発振回路
を用い、その発振周波数foの可変範囲の拡大を図った電
圧制御発振回路を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、可変容量ダイ
オードの静電容量を発振周波数制御電圧により変化させ
て発振周波数を可変するようにしてなる基本発振回路に
コルピッツ発振回路を用いた電圧制御発振回路におい
て、前記可変容量ダイオードと直列にコイルを設け、且
つ同コイルのインダクタンスを、該可変容量ダイオード
とコイルとからなる直列共振回路のリアクタンス成分が
発振周波数可変範囲内で容量性になるように選択した電
圧制御発振回路を提供するものである。
オードの静電容量を発振周波数制御電圧により変化させ
て発振周波数を可変するようにしてなる基本発振回路に
コルピッツ発振回路を用いた電圧制御発振回路におい
て、前記可変容量ダイオードと直列にコイルを設け、且
つ同コイルのインダクタンスを、該可変容量ダイオード
とコイルとからなる直列共振回路のリアクタンス成分が
発振周波数可変範囲内で容量性になるように選択した電
圧制御発振回路を提供するものである。
【０００５】
（１）可変容量ダイオードとコイルとからなる直列共振
回路が１つの場合 発振周波数制御電圧を変化して可変容量ダイオードとコ
イルとからなる直列共振回路のリアクタンスを可変する
ことによって発振周波数を変化させる。そして、発振周
波数可変範囲内で同直列共振回路のリアクタンス成分が
容量性になるようにコイルのインダクタンスを選択する
ことで発振周波数制御電圧の変化に対する発振周波数の
変化が同制御電圧が低くなるほど拡大する。つまり、発
振周波数制御電圧の変化範囲を従来と同じとしたとき発
振周波数を低域側へ拡大する。 （２）可変容量ダイオードとコイルとからなる直列共振
回路が複数の場合 可変容量ダイオードとコイルとからなる直列共振回路を
複数（多段）並列接続し、且つ同並列接続した共振回路
全体のリアクタンス成分を発振周波数可変範囲内で容量
性になるようにコイルのインダクタンスを選択すること
で広帯域にわたり容量性リアクタンスを保持することが
可能となり、発振周波数が高域側へさらに拡大される。
回路が１つの場合 発振周波数制御電圧を変化して可変容量ダイオードとコ
イルとからなる直列共振回路のリアクタンスを可変する
ことによって発振周波数を変化させる。そして、発振周
波数可変範囲内で同直列共振回路のリアクタンス成分が
容量性になるようにコイルのインダクタンスを選択する
ことで発振周波数制御電圧の変化に対する発振周波数の
変化が同制御電圧が低くなるほど拡大する。つまり、発
振周波数制御電圧の変化範囲を従来と同じとしたとき発
振周波数を低域側へ拡大する。 （２）可変容量ダイオードとコイルとからなる直列共振
回路が複数の場合 可変容量ダイオードとコイルとからなる直列共振回路を
複数（多段）並列接続し、且つ同並列接続した共振回路
全体のリアクタンス成分を発振周波数可変範囲内で容量
性になるようにコイルのインダクタンスを選択すること
で広帯域にわたり容量性リアクタンスを保持することが
可能となり、発振周波数が高域側へさらに拡大される。
【０００６】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明による電圧制御
発振回路を説明する。図１は本発明による電圧制御発振
回路の一実施例を示す要部等価回路図であって、基本発
振部にコルピッツ発振回路を用いたものであり、図２は
図１をさらに拡大した他の実施例を示す要部等価回路図
である。図１、２において、Ecは発振周波数制御電圧、
D1、D2、及びD3は発振周波数制御電圧Ecによりそれぞれ
静電容量Cv1 、Cv2 、及びCv3 が変化する第１から第３
の可変容量ダイオード、L1、L2、及びL3はD1、D2、及び
D3それぞれと直列共振回路を構成する第１から第３のコ
イルである。また、C1、C2はカップリングコンデンサ、
C3、C4、Lo及びTR1 等はコルピッツ発振回路を構成する
コンデンサ、発振コイル、及びトランジスタである。な
お、L1とD1（Cv1 ）とからなる直列共振回路を第１の直
列共振回路、L2とD2（Cv2 ）とからなる直列共振回路を
第２の直列共振回路、及びL3とD3（Cv3 ）とからなる直
列共振回路を第３の直列共振回路と記す。図１は直列共
振回路を１回路設けた例であるが、本発明はこの直列共
振回路が１回路の場合を基本とし、同共振回路を多段並
列接続することにより発振周波数可変範囲をさらに拡張
することが可能である（後述）。
発振回路を説明する。図１は本発明による電圧制御発振
回路の一実施例を示す要部等価回路図であって、基本発
振部にコルピッツ発振回路を用いたものであり、図２は
図１をさらに拡大した他の実施例を示す要部等価回路図
である。図１、２において、Ecは発振周波数制御電圧、
D1、D2、及びD3は発振周波数制御電圧Ecによりそれぞれ
静電容量Cv1 、Cv2 、及びCv3 が変化する第１から第３
の可変容量ダイオード、L1、L2、及びL3はD1、D2、及び
D3それぞれと直列共振回路を構成する第１から第３のコ
イルである。また、C1、C2はカップリングコンデンサ、
C3、C4、Lo及びTR1 等はコルピッツ発振回路を構成する
コンデンサ、発振コイル、及びトランジスタである。な
お、L1とD1（Cv1 ）とからなる直列共振回路を第１の直
列共振回路、L2とD2（Cv2 ）とからなる直列共振回路を
第２の直列共振回路、及びL3とD3（Cv3 ）とからなる直
列共振回路を第３の直列共振回路と記す。図１は直列共
振回路を１回路設けた例であるが、本発明はこの直列共
振回路が１回路の場合を基本とし、同共振回路を多段並
列接続することにより発振周波数可変範囲をさらに拡張
することが可能である（後述）。
【０００７】最初に直列共振回路を１つ（第１の共振回
路のみ）とした図１につき説明する。コイルL1のインダ
クタンスは、可変容量ダイオードD1の容量Cv1 と構成す
る直列共振回路のリアクタンスX1が発振周波数可変範囲
内で容量性となる値に選択する。即ち、X1＝ωL1−（１
／ωCv1 ）＜０を満たすインダクタンスにする。これに
より、同直列共振回路は容量性となり、回路構成上とし
ては従来（図６）と同様になる。しかし、制御電圧Ecの
変化に対する容量変化は、同コイルを設けない場合に比
し拡大し、従って、発振周波数foの可変範囲も拡大す
る。同fo拡大の概念を示したものが図３である。図３は
制御電圧Ec（縦軸）と発振周波数fo（横軸）との関係を
示したものである。制御電圧EcがEc1 からEcn まで変化
するとしたときの発振周波数foの変化範囲は、従来（図
６）はイの特性を示し、fnからfmであるのに対し、直列
共振回路を設けた場合にはロの特性となって略f1からfm
になりf1からfnの範囲（fe）拡大する。これは、制御電
圧Ecの変化に対する容量変化が大きくなるためである。
路のみ）とした図１につき説明する。コイルL1のインダ
クタンスは、可変容量ダイオードD1の容量Cv1 と構成す
る直列共振回路のリアクタンスX1が発振周波数可変範囲
内で容量性となる値に選択する。即ち、X1＝ωL1−（１
／ωCv1 ）＜０を満たすインダクタンスにする。これに
より、同直列共振回路は容量性となり、回路構成上とし
ては従来（図６）と同様になる。しかし、制御電圧Ecの
変化に対する容量変化は、同コイルを設けない場合に比
し拡大し、従って、発振周波数foの可変範囲も拡大す
る。同fo拡大の概念を示したものが図３である。図３は
制御電圧Ec（縦軸）と発振周波数fo（横軸）との関係を
示したものである。制御電圧EcがEc1 からEcn まで変化
するとしたときの発振周波数foの変化範囲は、従来（図
６）はイの特性を示し、fnからfmであるのに対し、直列
共振回路を設けた場合にはロの特性となって略f1からfm
になりf1からfnの範囲（fe）拡大する。これは、制御電
圧Ecの変化に対する容量変化が大きくなるためである。
【０００８】以下にこの容量変化が大きくなる理由につ
き図５に基づき説明する。図５は、制御電圧Ec（縦軸）
と発振角周波数ω（横軸）との関係を示した図である。
同図において、発振周波数がωo からωn まで連続変化
し、且つこの周波数帯域内で直列共振回路のリアクタン
スが容量性である場合、容量変化は次式で与えれる。 Ｃ（ωx ）＝１／ωx ・Ｘ ……（３） ここに、Ｃはωx の関数であり、また、ωx はωo から
ωn まで変化する。上記（３）式から、周波数がωo の
場合はＣは大きくなり、ωn の場合はＣは小さくなる。
即ち、周波数帯域幅をωo からωn まで拡張したとき容
量変化幅Ｃ（ωx ）はＣ（ωo ）からＣ（ωn ）まで拡
大する。
き図５に基づき説明する。図５は、制御電圧Ec（縦軸）
と発振角周波数ω（横軸）との関係を示した図である。
同図において、発振周波数がωo からωn まで連続変化
し、且つこの周波数帯域内で直列共振回路のリアクタン
スが容量性である場合、容量変化は次式で与えれる。 Ｃ（ωx ）＝１／ωx ・Ｘ ……（３） ここに、Ｃはωx の関数であり、また、ωx はωo から
ωn まで変化する。上記（３）式から、周波数がωo の
場合はＣは大きくなり、ωn の場合はＣは小さくなる。
即ち、周波数帯域幅をωo からωn まで拡張したとき容
量変化幅Ｃ（ωx ）はＣ（ωo ）からＣ（ωn ）まで拡
大する。
【０００９】以上が直列共振回路を１つとした場合であ
るが、同共振回路にさらに第２、第３の直列共振回路を
設けると（図２）、周波数可変範囲はさらに拡大する。
直列共振回路を１つとした場合と、複数設けた場合との
周波数可変範囲の関係を図４に示す。図４において、イ
が直列共振回路を１つとした場合、ロが直列共振回路を
複数設けた場合である。図示のように、ロはイに対し周
波数可変範囲が高域側でfs広くなる。ただし、第２、第
３の直列共振回路を設ける場合も、これら共振回路で構
成される回路の合成リアクタンス成分が帯域内で常に容
量性を示すように各共振回路のインダクタンス（L1、L
2、L3）の値を決める必要がある。これにより、制御電
圧Ecの変化に対する容量変化が直列共振回路１つの場合
に比べて大きくなり、従って、発振周波数変化範囲も拡
大する。
るが、同共振回路にさらに第２、第３の直列共振回路を
設けると（図２）、周波数可変範囲はさらに拡大する。
直列共振回路を１つとした場合と、複数設けた場合との
周波数可変範囲の関係を図４に示す。図４において、イ
が直列共振回路を１つとした場合、ロが直列共振回路を
複数設けた場合である。図示のように、ロはイに対し周
波数可変範囲が高域側でfs広くなる。ただし、第２、第
３の直列共振回路を設ける場合も、これら共振回路で構
成される回路の合成リアクタンス成分が帯域内で常に容
量性を示すように各共振回路のインダクタンス（L1、L
2、L3）の値を決める必要がある。これにより、制御電
圧Ecの変化に対する容量変化が直列共振回路１つの場合
に比べて大きくなり、従って、発振周波数変化範囲も拡
大する。
【００１０】図２において、X1、X2、X2は、 X1＝ωL1−（１／ωCv1 ） X2＝ωL2−（１／ωCv2 ） X3＝ωL3−（１／ωCv3 ） である。図５において、発振周波数ωをωo からωn ま
で変化しようとした場合、図２の場合の直列共振回路全
体の合成リアクタンスＸは次式となる。 Ｘ＝（X1・X2・X3）／（X1・X2＋X2・X3＋X1・X3） ここで合成リアクタンスＸについて、ωo からωn まで
常に分母項がプラス、分子項がマイナスの符号を有する
ようにL1、L2、L3のインダクタンスを決定する。合成リ
アクタンスＸが「−Ｘ」、つまり容量性リアクタンスを
保ならば発振角周波数ωはωo からωn まで連続的に変
化する。
で変化しようとした場合、図２の場合の直列共振回路全
体の合成リアクタンスＸは次式となる。 Ｘ＝（X1・X2・X3）／（X1・X2＋X2・X3＋X1・X3） ここで合成リアクタンスＸについて、ωo からωn まで
常に分母項がプラス、分子項がマイナスの符号を有する
ようにL1、L2、L3のインダクタンスを決定する。合成リ
アクタンスＸが「−Ｘ」、つまり容量性リアクタンスを
保ならば発振角周波数ωはωo からωn まで連続的に変
化する。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来より使用している可変容量ダイオードに所要インダク
タンスのコイルを直列にした直列共振回路を設けること
で発振周波数制御電圧の変化に対する発振周波数の変化
範囲を従来の回路に比べ拡大することが可能となる。そ
して、その直列共振回路を多段並列接続路とすることで
更に発振周波数の変化範囲を拡大することができる。例
えば、図２のように直列共振回路を３回路設けた場合、
従来の発振周波数変化範囲がfo±５％であったとき、こ
れをfo±20％とし、約４倍に拡大することができる。こ
の結果、例えば、使用周波数範囲が広帯域のため、別個
の発振回路を設けておきこれを切り換えて使用するとい
う従来の構成を本発明に係る電圧制御発振回路１つでカ
バーすることができる。従って、本発明は電圧制御発振
回路の性能向上に寄与するところが大きいといえる。ま
た、本発明の回路構成は既存の可変容量ダイオードにコ
イルを追加するという簡素なものである。
来より使用している可変容量ダイオードに所要インダク
タンスのコイルを直列にした直列共振回路を設けること
で発振周波数制御電圧の変化に対する発振周波数の変化
範囲を従来の回路に比べ拡大することが可能となる。そ
して、その直列共振回路を多段並列接続路とすることで
更に発振周波数の変化範囲を拡大することができる。例
えば、図２のように直列共振回路を３回路設けた場合、
従来の発振周波数変化範囲がfo±５％であったとき、こ
れをfo±20％とし、約４倍に拡大することができる。こ
の結果、例えば、使用周波数範囲が広帯域のため、別個
の発振回路を設けておきこれを切り換えて使用するとい
う従来の構成を本発明に係る電圧制御発振回路１つでカ
バーすることができる。従って、本発明は電圧制御発振
回路の性能向上に寄与するところが大きいといえる。ま
た、本発明の回路構成は既存の可変容量ダイオードにコ
イルを追加するという簡素なものである。
【図１】本発明による電圧制御発振回路の一実施例を示
す要部等価回路図である。
す要部等価回路図である。
【図２】本発明による電圧制御発振回路の他の実施例を
示す要部等価回路図である。
示す要部等価回路図である。
【図３】従来との比較における発振周波数制御電圧Ecと
発振周波数foとの関係を示す特性図である。
発振周波数foとの関係を示す特性図である。
【図４】直列共振回路が１つの場合と複数の場合とにお
ける発振周波数制御電圧Ecと発振周波数foとの関係を示
す特性図である。
ける発振周波数制御電圧Ecと発振周波数foとの関係を示
す特性図である。
【図５】図１及び図２を説明するための発振周波数制御
電圧Ecと発振角周波数ωとの関係を示す特性図である。
電圧Ecと発振角周波数ωとの関係を示す特性図である。
【図６】従来の電圧制御発振回路の一例を示す要部等価
回路図である。
回路図である。
Ec 発振周波数制御電圧 D1 第１の可変容量ダイオード D2 第２の可変容量ダイオード D3 第３の可変容量ダイオード Cv1 第１の可変容量ダイオードの静電容量 Cv2 第２の可変容量ダイオードの静電容量 Cv3 第３の可変容量ダイオードの静電容量 L1 第１のコイル L2 第２のコイル L3 第３のコイル TR1 トランジスタ
Claims (2)
- 【請求項１】 可変容量ダイオードの静電容量を発振周
波数制御電圧により変化させて発振周波数を可変するよ
うにしてなる基本発振回路にコルピッツ発振回路を用い
た電圧制御発振回路において、前記可変容量ダイオード
と直列にコイルを設け、且つ同コイルのインダクタンス
を、該可変容量ダイオードとコイルとからなる直列共振
回路のリアクタンス成分が発振周波数可変範囲内で容量
性になるように選択したことを特徴とする電圧制御発振
回路。 - 【請求項２】 前記可変容量ダイオードとコイルとから
なる直列共振回路を互いに並列接続に複数設け、且つ各
直列共振回路のインダクタンスそれぞれを、同直列共振
回路を複数並列接続した全体の合成リアクタンス成分が
発振周波数可変範囲内で容量性になるようにそれぞれ選
択したことを特徴とする請求項１記載の電圧制御発振回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2158794A JPH07231219A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 電圧制御発振回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2158794A JPH07231219A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 電圧制御発振回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07231219A true JPH07231219A (ja) | 1995-08-29 |
Family
ID=12059178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2158794A Pending JPH07231219A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 電圧制御発振回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07231219A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0854567A1 (en) * | 1997-01-20 | 1998-07-22 | Nec Corporation | Voltage controlled oscillator circuit capable of switching between oscillation frequency bands |
| US5945884A (en) * | 1996-12-11 | 1999-08-31 | Alps Electric Co., Ltd. | Oscillation circuit for improving C/N ratio |
| KR20180037563A (ko) * | 2016-10-04 | 2018-04-12 | 김규석 | 모기 퇴치 장치 및 이를 이용한 모기 퇴치 방법 |
-
1994
- 1994-02-18 JP JP2158794A patent/JPH07231219A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5945884A (en) * | 1996-12-11 | 1999-08-31 | Alps Electric Co., Ltd. | Oscillation circuit for improving C/N ratio |
| EP0854567A1 (en) * | 1997-01-20 | 1998-07-22 | Nec Corporation | Voltage controlled oscillator circuit capable of switching between oscillation frequency bands |
| US5973519A (en) * | 1997-01-20 | 1999-10-26 | Nec Corporation | Voltage controlled oscillator circuit capable of switching between oscillation frequency bands |
| KR20180037563A (ko) * | 2016-10-04 | 2018-04-12 | 김규석 | 모기 퇴치 장치 및 이를 이용한 모기 퇴치 방법 |
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