JPH08213837A - 電圧制御発振機と電圧制御発振方法 - Google Patents
電圧制御発振機と電圧制御発振方法Info
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- JPH08213837A JPH08213837A JP7297278A JP29727895A JPH08213837A JP H08213837 A JPH08213837 A JP H08213837A JP 7297278 A JP7297278 A JP 7297278A JP 29727895 A JP29727895 A JP 29727895A JP H08213837 A JPH08213837 A JP H08213837A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
- H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
- H03B5/36—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device
- H03B5/366—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device and comprising means for varying the frequency by a variable voltage or current
- H03B5/368—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device and comprising means for varying the frequency by a variable voltage or current the means being voltage variable capacitance diodes
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- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B2200/00—Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
- H03B2200/006—Functional aspects of oscillators
- H03B2200/0062—Bias and operating point
-
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- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
- H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発振周波数と制御電圧振幅との間で線形的関
係を有するような電圧制御発振機を提供する。 【解決手段】 本発明は、バラクタの電圧駆動を制御す
ることにより発振周波数を変えるだけでなく、発振機内
の増幅段の入力インピーダンスとゲインをバラクタのキ
ャパシタンスを制御するように同一あるいは異なる制御
電圧の関数として変化させることにより達成できる。
係を有するような電圧制御発振機を提供する。 【解決手段】 本発明は、バラクタの電圧駆動を制御す
ることにより発振周波数を変えるだけでなく、発振機内
の増幅段の入力インピーダンスとゲインをバラクタのキ
ャパシタンスを制御するように同一あるいは異なる制御
電圧の関数として変化させることにより達成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発振機に関し、特
に制御電圧入力と発振周波数との関係が例えば線形とな
るような電圧制御発振機に関する。
に制御電圧入力と発振周波数との関係が例えば線形とな
るような電圧制御発振機に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な電圧制御発振機の発振周波数
は、発振機内の共鳴段内のバラクタのキャパシタンス値
によって決定されている。このバラクタのキャパシタン
スの値はバラクタに入力される制御電圧の振幅値の関数
である。これに関しては、米国特許第４，８５３，６５
５号、第４，８８７，０５３号、第４，９７３，９２２
号を参照のこと。そのため制御電圧とバラクタのキャパ
シタンス値との関係、すなわち制御電圧と発振周波数と
の関係は、必ずしも好ましいものではなかった。例え
ば、発振周波数は、制御電圧振幅値の線形関数となるの
が好ましい。しかし、バラクタ内の非直線性、例えば、
低信号レベルにおける非直線性のために発振周波数は、
制御電圧振幅値の線形関数とはなっていない。多くの試
みが発振周波数と制御電圧振幅との線形性を満足させる
ために行われてきた。制御電圧と発振周波数との間のよ
り線形的な関係を提供する技術には、外部コイルの使用
と電圧範囲をバラクタキャパシタンス特性の線形領域内
に制限することである。これらの技術は、製造コストが
増加し、制御される周波数に亘って周波数の範囲を限定
してしまう。さらに集積回路上で実現するのは容易では
なかった。
は、発振機内の共鳴段内のバラクタのキャパシタンス値
によって決定されている。このバラクタのキャパシタン
スの値はバラクタに入力される制御電圧の振幅値の関数
である。これに関しては、米国特許第４，８５３，６５
５号、第４，８８７，０５３号、第４，９７３，９２２
号を参照のこと。そのため制御電圧とバラクタのキャパ
シタンス値との関係、すなわち制御電圧と発振周波数と
の関係は、必ずしも好ましいものではなかった。例え
ば、発振周波数は、制御電圧振幅値の線形関数となるの
が好ましい。しかし、バラクタ内の非直線性、例えば、
低信号レベルにおける非直線性のために発振周波数は、
制御電圧振幅値の線形関数とはなっていない。多くの試
みが発振周波数と制御電圧振幅との線形性を満足させる
ために行われてきた。制御電圧と発振周波数との間のよ
り線形的な関係を提供する技術には、外部コイルの使用
と電圧範囲をバラクタキャパシタンス特性の線形領域内
に制限することである。これらの技術は、製造コストが
増加し、制御される周波数に亘って周波数の範囲を限定
してしまう。さらに集積回路上で実現するのは容易では
なかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、発振周波数と制御電圧振幅との間で線形性を有す
るような電圧制御発振機を提供することである。
的は、発振周波数と制御電圧振幅との間で線形性を有す
るような電圧制御発振機を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】制御電圧振幅と発振周波
数との間の関係に直線性を持たせるために本発明は、バ
ラクタの電圧駆動を制御することにより発振周波数を変
えるだけでなく、発振機内の増幅段の入力インピーダン
スとゲインをバラクタのキャパシタンスを制御するよう
に同一あるいは異なる制御電圧の関数として変化させる
ことにより達成できる。例えば、ユーザにより入力され
た周波数制御電圧によりバラクタは、発振機内の共鳴段
内に所望のキャパシタンスを生成し、そして、発振機の
増幅段内のゲイン制御要素とインピーダンス制御要素と
を駆動して、バラクタ駆動電圧とバラクタキャパシタン
スの間での好ましくない非直線性を補償するものであ
る。
数との間の関係に直線性を持たせるために本発明は、バ
ラクタの電圧駆動を制御することにより発振周波数を変
えるだけでなく、発振機内の増幅段の入力インピーダン
スとゲインをバラクタのキャパシタンスを制御するよう
に同一あるいは異なる制御電圧の関数として変化させる
ことにより達成できる。例えば、ユーザにより入力され
た周波数制御電圧によりバラクタは、発振機内の共鳴段
内に所望のキャパシタンスを生成し、そして、発振機の
増幅段内のゲイン制御要素とインピーダンス制御要素と
を駆動して、バラクタ駆動電圧とバラクタキャパシタン
スの間での好ましくない非直線性を補償するものであ
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明により発振周波数
とユーザにより入力される制御電圧入力との所望の関係
を有する電圧制御発振機の１実施例を示す。図１の発振
機は、バラクタダイオードのような可変キャパシタンス
１４と直列に接続されたピエゾ電子クリスタルのような
共鳴素子１２を有する共鳴段を有する。この共鳴段は、
リード１６により発振機増幅機１０の入力に接続され、
そしてこの発振機増幅機１０は、リード３０上に発振出
力を生成する。発振機増幅機１０は、電圧−リアクタン
ス制御素子３２を有しこの電圧−リアクタンス制御素子
３２は、発振機増幅機１０のゲインと入力インピーダン
スを決定したり、それに影響を与えるものである。
とユーザにより入力される制御電圧入力との所望の関係
を有する電圧制御発振機の１実施例を示す。図１の発振
機は、バラクタダイオードのような可変キャパシタンス
１４と直列に接続されたピエゾ電子クリスタルのような
共鳴素子１２を有する共鳴段を有する。この共鳴段は、
リード１６により発振機増幅機１０の入力に接続され、
そしてこの発振機増幅機１０は、リード３０上に発振出
力を生成する。発振機増幅機１０は、電圧−リアクタン
ス制御素子３２を有しこの電圧−リアクタンス制御素子
３２は、発振機増幅機１０のゲインと入力インピーダン
スを決定したり、それに影響を与えるものである。
【０００６】リード２６上のユーザにより入力された周
波数制御信号は、共鳴素子１２と可変キャパシタンス１
４との間のノード２３に供給される。リード２６上の周
波数制御信号の振幅は、図１の回路の発振周波数を表わ
す。増幅機２２により増幅されたり、減衰されたりする
周波数制御信号は、前記の可変キャパシタンスに対し駆
動電圧を構成する。可変キャパシタンス１４の値は、駆
動電圧の振幅に関係している。このキャパシタンス値
は、図１の回路が共鳴を達成する周波数を決定しその結
果リード３０上の発振機の出力の周波数を決定する。
波数制御信号は、共鳴素子１２と可変キャパシタンス１
４との間のノード２３に供給される。リード２６上の周
波数制御信号の振幅は、図１の回路の発振周波数を表わ
す。増幅機２２により増幅されたり、減衰されたりする
周波数制御信号は、前記の可変キャパシタンスに対し駆
動電圧を構成する。可変キャパシタンス１４の値は、駆
動電圧の振幅に関係している。このキャパシタンス値
は、図１の回路が共鳴を達成する周波数を決定しその結
果リード３０上の発振機の出力の周波数を決定する。
【０００７】しかし、この発振周波数は、周波数制御信
号の振幅の所望の関数では必ずしもない。例えば、信号
振幅が低いときには、可変キャパシタンス１４のキャパ
シタンスは駆動レベルの線形の関係にはない。
号の振幅の所望の関数では必ずしもない。例えば、信号
振幅が低いときには、可変キャパシタンス１４のキャパ
シタンスは駆動レベルの線形の関係にはない。
【０００８】発振機増幅機１０の入力インピーダンス
は、共鳴素子１２と可変キャパシタンス１４のインピー
ダンスと共に共鳴回路を形成する。発振機増幅機１０の
入力インピーダンスを変えることにより、これは例え
ば、図１においては、入力インピーダンスの反応（reac
tive）要素を周波数制御信号の関数として変化させるこ
とにより図１の回路が、共鳴するような周波数を変化さ
せ、それにより図１の回路が発振する周波数を変える。
発振周波数と周波数制御信号の振幅との関係は、発振機
増幅機１０の特性を制御することにより変化させること
ができ、これにより周波数制御信号とバラクタ内のキャ
パシタンスの関係における好ましくない特性を補償する
ものである。これは、同一周波数制御信号あるいは異な
る周波数制御信号をライン３４上の増幅機３６に加える
ことにより達成できる。この増幅機３６は、ライン３４
上に現れる信号の所定の増幅あるいは減衰を提供する。
この増幅機の出力は、発振機増幅機１０内の電圧−リア
クタンス制御素子３２に入力され、この電圧−リアクタ
ンス制御素子３２は、増幅機の入力インピーダンスを制
御し、共鳴が起こる周波数を制御し、そして最終的に発
振機の出力周波数を制御する。増幅機３６から電圧−リ
アクタンス制御素子３２に至るライン３４とライン４２
上の周波数制御信号を含む制御パスは、電圧対周波数の
関係における好ましくない特性が打ち消されるよう、そ
して好ましい特性（すなわち線形の電圧対出力周波数の
関係）が得られるように構成される。
は、共鳴素子１２と可変キャパシタンス１４のインピー
ダンスと共に共鳴回路を形成する。発振機増幅機１０の
入力インピーダンスを変えることにより、これは例え
ば、図１においては、入力インピーダンスの反応（reac
tive）要素を周波数制御信号の関数として変化させるこ
とにより図１の回路が、共鳴するような周波数を変化さ
せ、それにより図１の回路が発振する周波数を変える。
発振周波数と周波数制御信号の振幅との関係は、発振機
増幅機１０の特性を制御することにより変化させること
ができ、これにより周波数制御信号とバラクタ内のキャ
パシタンスの関係における好ましくない特性を補償する
ものである。これは、同一周波数制御信号あるいは異な
る周波数制御信号をライン３４上の増幅機３６に加える
ことにより達成できる。この増幅機３６は、ライン３４
上に現れる信号の所定の増幅あるいは減衰を提供する。
この増幅機の出力は、発振機増幅機１０内の電圧−リア
クタンス制御素子３２に入力され、この電圧−リアクタ
ンス制御素子３２は、増幅機の入力インピーダンスを制
御し、共鳴が起こる周波数を制御し、そして最終的に発
振機の出力周波数を制御する。増幅機３６から電圧−リ
アクタンス制御素子３２に至るライン３４とライン４２
上の周波数制御信号を含む制御パスは、電圧対周波数の
関係における好ましくない特性が打ち消されるよう、そ
して好ましい特性（すなわち線形の電圧対出力周波数の
関係）が得られるように構成される。
【０００９】電圧対周波数の特性を適宜変化させるため
に発振機増幅機１０の入力インピーダンスを制御するい
かなる素子も図１の回路の電圧−リアクタンス制御素子
３２として用いることができる。例えば図２に示した発
振中に用いられる周波数制御信号は、発振機増幅機１０
内の発振機の増幅段５３のバイアス電流を制御して入力
インピーダンスの必要な制御を行うことができる。図２
において、ライン４２上の信号（図１のライン４２上の
信号と同一）は、電圧−電流コンバータ４８に入力され
この電圧−電流コンバータ４８はライン５０上に電流出
力を生成し、これは、ライン４２上の信号の振幅に関連
し、すなわちライン４２上の入力に比例した電流出力と
成る。ライン５０上の電流は、必要に応じて発振機増幅
機１０内のノード５２に加えられたり引かれたりでき
る。このノード５２は、定電流ソース５４からバイアス
電流を受信する。発振機増幅機１０内のバイアス電流の
実際のレベルは、電圧−電流コンバータ４８により生成
される電流により変更される定電流ソース５４からのバ
イアス電流である。発振機増幅機１０の入力インピーダ
ンスの制御その結果としての図１の回路の周波数制御
は、リード２６上の周波数制御信号の関数となり図１の
好ましい電流対周波数特性を提供できることになる。
に発振機増幅機１０の入力インピーダンスを制御するい
かなる素子も図１の回路の電圧−リアクタンス制御素子
３２として用いることができる。例えば図２に示した発
振中に用いられる周波数制御信号は、発振機増幅機１０
内の発振機の増幅段５３のバイアス電流を制御して入力
インピーダンスの必要な制御を行うことができる。図２
において、ライン４２上の信号（図１のライン４２上の
信号と同一）は、電圧−電流コンバータ４８に入力され
この電圧−電流コンバータ４８はライン５０上に電流出
力を生成し、これは、ライン４２上の信号の振幅に関連
し、すなわちライン４２上の入力に比例した電流出力と
成る。ライン５０上の電流は、必要に応じて発振機増幅
機１０内のノード５２に加えられたり引かれたりでき
る。このノード５２は、定電流ソース５４からバイアス
電流を受信する。発振機増幅機１０内のバイアス電流の
実際のレベルは、電圧−電流コンバータ４８により生成
される電流により変更される定電流ソース５４からのバ
イアス電流である。発振機増幅機１０の入力インピーダ
ンスの制御その結果としての図１の回路の周波数制御
は、リード２６上の周波数制御信号の関数となり図１の
好ましい電流対周波数特性を提供できることになる。
【００１０】図１，２に示した実施例においては、同一
の周波数制御信号により電圧−リアクタンス制御素子３
２の増幅機入力インピーダンスとバラクタの制御を行う
のものであるが、これらは異なる周波数制御を用いて制
御することも可能である。
の周波数制御信号により電圧−リアクタンス制御素子３
２の増幅機入力インピーダンスとバラクタの制御を行う
のものであるが、これらは異なる周波数制御を用いて制
御することも可能である。
【図１】本発明による電圧制御発振機の１実施例を表わ
すブロック図
すブロック図
【図２】図１に示した電圧−リアクタンス要素を実現す
る実施例を表わすブロック図
る実施例を表わすブロック図
１０ 発振機増幅機 １２ 共鳴素子 １４ 可変キャパシタンス １６，２６，３０ リード ２２，３６ 増幅機 ２３，５２ ノード ３２ 電圧−リアクタンス制御素子 ３４，４２，５０ ライン ４８ 電圧−電流コンバータ ５３ 発振機の増幅段 ５４ 定電流ソース
Claims (3)
- 【請求項１】 （Ａ）水晶共振機（１２）と可変キャパ
シタンス（１４）とを有する共鳴段と、 （Ｂ）所定の出力周波数を生成するために前記共鳴段に
接続された所定のゲインと入力インピーダンスとを有す
る増幅機（１０）と、 （Ｃ）周波数制御信号を受信する第１入力（２６）と、 （Ｄ）前記第１入力に応答して、キャパシタンスと出力
発振周波数とを制御するために可変キャパシタンスに駆
動電圧を供給する手段（２２）と、 （Ｅ）前記周波数制御信号を受信する第２入力（３４）
と、 （Ｆ）前記第２入力に応答して、周波数制御信号の振幅
と発振周波数との間で、所望の関係を得るために周波数
制御入力を増幅機に入力する手段（３６）とからなるこ
とを特徴とする電圧制御発振機。 - 【請求項２】 前記（Ｆ）の手段は、駆動電圧と可変キ
ャパシタのキャパシタンスとの間の関係の非線形性が打
ち消されるようなものであることを特徴とする請求項１
の発振機。 - 【請求項３】 電圧制御発振機の出力周波数を制御する
方法において、 （Ａ）制御電圧をバラクタ（１４）に入力するステップ
と、前記バラクタは、制御電圧の振幅の関数として変化
するキャパシタンスを有し、前記電圧制御発振機の出力
周波数に対し制御電圧の振幅の関数として影響を及ぼ
し、 （Ｂ）前記発振機の出力周波数を制御電圧の関数として
発振機内の増幅壇の所定の特性を変化させることにより
変化させるステップと、からなり、これにより所望の出
力周波数対制御電圧振幅との関係を生成することを特徴
とする電圧制御発振機の出力周波数制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US327763 | 1994-10-24 | ||
| US08/327,763 US5477197A (en) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | Voltage controlled oscillator with improved voltage versus frequency characteristic |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213837A true JPH08213837A (ja) | 1996-08-20 |
| JP3115811B2 JP3115811B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=23277959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07297278A Expired - Fee Related JP3115811B2 (ja) | 1994-10-24 | 1995-10-23 | 電圧制御発振器と電圧制御発振方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5477197A (ja) |
| EP (1) | EP0709954A1 (ja) |
| JP (1) | JP3115811B2 (ja) |
| CA (1) | CA2159385C (ja) |
| TW (1) | TW295744B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001127549A (ja) * | 1999-10-29 | 2001-05-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 温度補償水晶発振装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE0200137L (sv) * | 2002-01-18 | 2003-07-19 | Ericsson Telefon Ab L M | Tillverkningsmetod, varaktor samt integrerad krets |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3641463A (en) * | 1970-05-27 | 1972-02-08 | Bell Telephone Labor Inc | Linearity compensation for a voltage-controlled oscillator |
| US3747023A (en) * | 1971-06-01 | 1973-07-17 | Raytheon Co | Voltage controlled crystal oscillator |
| US4667170A (en) * | 1985-09-26 | 1987-05-19 | Western Digital Corporation | Voltage controlled oscillator with self-adjustment of operating point |
| US4887053A (en) * | 1987-11-27 | 1989-12-12 | American Telephone And Telegraph Company | High frequency VLSI oscillator |
| US4853655A (en) * | 1987-11-27 | 1989-08-01 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | High frequency CMOS oscillator |
| US4973922A (en) * | 1987-11-27 | 1990-11-27 | At&T Bell Laboratories | Voltage controlled variable capacitor and oscillator using it |
| JPH0250606A (ja) * | 1988-08-12 | 1990-02-20 | Nec Corp | 周波数シンセサイザ |
| US4968952A (en) * | 1989-06-02 | 1990-11-06 | Motorola, Inc. | Voltage control oscillator with automatic current control |
| US4970472A (en) * | 1989-09-01 | 1990-11-13 | Delco Electronics Corporation | Compensated phase locked loop circuit |
| US5030926A (en) * | 1990-07-10 | 1991-07-09 | At&T Bell Laboratories | Voltage controlled balanced crystal oscillator circuit |
| US5097228A (en) * | 1991-02-28 | 1992-03-17 | Hewlett-Packard Company | Wideband oscillator with bias compensation |
-
1994
- 1994-10-24 US US08/327,763 patent/US5477197A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-11 TW TW084101217A patent/TW295744B/zh not_active IP Right Cessation
- 1995-09-28 CA CA002159385A patent/CA2159385C/en not_active Expired - Fee Related
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