JPH11298249A - 電圧制御水晶発振器 - Google Patents

電圧制御水晶発振器

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JPH11298249A
JPH11298249A JP10162698A JP10162698A JPH11298249A JP H11298249 A JPH11298249 A JP H11298249A JP 10162698 A JP10162698 A JP 10162698A JP 10162698 A JP10162698 A JP 10162698A JP H11298249 A JPH11298249 A JP H11298249A
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JP
Japan
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correction value
control voltage
value
control
voltage
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Pending
Application number
JP10162698A
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English (en)
Inventor
Masaki Kataoka
正樹 片岡
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御電圧に対して出力周波数が良好な直線性
を得ることができる。 【解決手段】 発振回路部11の入力端子VCONTには、
制御電圧生成部12から制御電圧が供給される。コンピ
ュータ23から制御される生成部12は、アナログ値を
ディジタル値に変換する第1、第2アナログ/ディジタ
ル変換器13と14、直線性補正値を記憶するフラッシ
ュメモリ15、ディジタル値をアナログ値に変換する第
1ディジタル/アナログ変換器16、ノイズ成分を除去
するLPF17、制御電圧データと直線性補正データか
ら直線性補正値を生成してフラッシュメモリ15に供給
する加算器18、ロジック回路用原発振回路となるロー
カル発振器19及び各モードに沿ったロジックシーケン
スを発生させる制御ロジック回路20から構成される。
VREF端子21は直線性補正データの入力端子、WR/Samp
le端子22は直線性補正値書き込みモードと通常動作モ
ードの切替用端子である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、制御電圧に対し
て周波数が直線的に変化可能なように改良を加えた電圧
制御水晶発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】電圧制御水晶発振器VCXO(Voltage Cont
rolled Crystal Oscillator)は、図4に示すように、
制御電圧入力端子VCONTに抵抗R1を介して水晶振動子XTA
Lの一端が接続され、その他端はFETQ1のゲート端子
に接続される。抵抗R1と水晶振動子XTALとの接続点A
は、図示極性の可変容量ダイオードVDとコンデンサC1の
直列回路を介して接地ラインELに接続される。コンデン
サC1には抵抗R2が並列接続される。FETQ1のゲートと
ソース間には抵抗R3が接続され、ドレインは抵抗R4を介
して接地される。C2,C3はコンデンサ、VCCは電源電圧
端子、FOUTは周波数出力端子、GNDは接地端子である。
【0003】上記のように構成されたVCXOにおいて、発
振ループ内には可変容量ダイオードVDが挿入されている
ので、制御電圧入力端子VCONTに電圧を印加させ、その
電圧を変化させることにより、可変容量ダイオードVDの
両端の容量を変化させることができる。可変容量ダイオ
ードVDの容量が変化すると、水晶振動子XTALによる発振
周波数が変化する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記図4に示すVCXOは
回路構成が比較的簡単なために多用されている。しか
し、図4で使用される可変容量ダイオードの特性は、電
圧に対して容量が図5あるいは図6に示すように変化す
るために、制御電圧に対して出力周波数は直線的(リニ
ア)に変化する特性を示さない問題がある。このため、
上記図5、図6に示すような可変容量ダイオードを使用
して制御電圧に対して出力周波数がリニアな特性を得る
ようにするには、図7に示すように特性の異なるいくつ
かの可変容量ダイオードを並列接続する必要がある。し
かしながら、特性の異なるいくつかの可変容量ダイオー
ドを選択するのは極めて困難であるとともに、同一の可
変容量ダイオードにおける特性のバラツキを考慮しても
直線性を得ることは期待できない。
【0005】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、制御電圧に対して出力周波数が良好な直線性を得
ることができる電圧制御水晶発振器を提供することを課
題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を達成するために、第1発明は、可変容量素子に制御電
圧を印加させて、水晶発振周波数を可変させ出力する発
振回路部と、この発振回路部から出力される周波数を入
力して演算され、出力に制御値を送出するとともに、前
記制御電圧に対して発振回路部から出力される周波数が
直線性を有するように演算される補正値を送出する演算
部と、この演算部から出力された前記制御値に基づいて
最適な補正値を読み出して前記制御電圧を生成する制御
電圧生成部とを備えたことを特徴とするものである。
【0007】第2発明は、前記演算部が、コンピュータ
からなることを特徴とするものである。
【0008】第3発明は、前記制御電圧生成部が、前記
補正値が記憶されるメモリからなり、メモリに前記制御
値を入力してメモリから補正値を読み出し、その補正値
を可変容量素子に印加させる制御電圧として生成するよ
うにしたことを特徴とするものである。
【0009】第4発明は、前記制御電圧生成部が、前記
制御値と補正値とを加算する加算部と、この加算部の加
算出力を新たな補正値として記憶するメモリとからな
り、メモリに前記制御値を入力してメモリから新たな補
正値を読み出し、その新たな補正値を可変容量素子に印
加させる制御電圧として生成するようにしたことを特徴
とするものである。
【0010】第5発明は、前記制御電圧生成部が、前記
補正値をシリアルデータとして入力し、出力にパラレル
データとして取り出すシリアル・パラレル変換器と、こ
の変換器から送出されたパラレルデータを新たな補正値
として得るデコーダと、このデコーダに得られた新たな
補正値を記憶するメモリとからなり、メモリに前記制御
値を入力してメモリから新たな補正値を読み出し、その
新たな補正値を可変容量素子に印加させる制御電圧とし
て生成するようにしたことを特徴とするものである。
【0011】第6発明は、前記メモリから出力される制
御電圧をローパスフィルタを介してノイズ成分を除去す
るようにしたことを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の第1形態
を示す回路構成図で、図4と同一部分には、同一符号を
付してその詳細な説明を省略する。発振回路部11は、
図4と同一構成であり、制御電圧入力端子VCONTには、
図示破線で示す制御電圧生成部12からの制御電圧が供
給される。制御電圧生成部12は、アナログ値をディジ
タル値に変換する第1、第2アナログ/ディジタル変換
器13と14、直線性補正値を記憶するフラッシュメモ
リ15、ディジタル値をアナログ値に変換する第1ディ
ジタル/アナログ変換器16、ノイズ成分を除去するL
PF17、制御電圧データ(制御値)と直線性補正デー
タから、直線性補正値を生成してフラッシュメモリ15
に供給する加算器18、ロジック回路用原発振回路とな
るローカル発振器19および各モードに沿ったロジック
シーケンスを発生させる制御ロジック回路20から構成
される。
【0013】なお、VREF端子21は直線性補正データの
入力端子、WR/Sample端子22は直線性補正値書き込み
モードと通常動作モードの切替用端子で、ロジックレベ
ルでロー「L」レベルのとき、直線性補正値書き込みモ
ードとなる。
【0014】23は制御電圧生成部12に制御電圧デー
タや直線性補正データ等を入力するコンピュータで、こ
のコンピュータ23は入出力インターフェース24に接
続される。コンピュータ23からの制御電圧データおよ
び直線性補正データはインターフェース24を介して第
2、第3ディジタル/アナログ変換器25、26でアナ
ログ値に変換されて第1、第2アナログ/ディジタル変
換器13、14に供給される。また、直線性補正値書き
込みモードと通常動作モードの切替信号は、WR/Sample
端子22に供給される。コンピュータ23には、発振回
路部11から出力される周波数出力信号が周波数/ディ
ジタル変換器27でディジタル信号に変換された後、イ
ンターフェース24を介して入力される。
【0015】次に上記のように構成された第1形態の動
作を述べる。制御電圧生成部12の直線性補正データ書
き込み動作は、次のように行われる。 (A)WR/Sample端子22が「H」レベルのとき、制御
電圧生成部12は通常動作モードとなり、その動作シー
ケンスは以下のようになる。 (a)コンピュータ23から第1アナログ/ディジタル
変換器13に供給されてくる制御電圧データV'CONTを、
一定周期でモニターし、ディジタル値に変換する。 (b)変換されたディジタル値は、フラッシュメモリ1
5に供給され、このディジタルデータに対応したフラッ
シュメモリ15のアドレスから後述のようにメモリされ
た直線性補正値を読み出す。 (c)読み出された直線性補正値は、第1ディジタル/
アナログ変換器16によりアナログ値(アナログ電圧)
に変換される。 (d)変換されたアナログ値はLPF17でノイズ成分
を除去して発振回路部11の可変容量ダイオードVDに制
御電圧として印加される。この制御電圧を用いれば、制
御電圧に対して出力周波数が直線性を有するようにな
る。
【0016】(B)次にWR/Sample端子22が「L」レ
ベルのとき、制御電圧生成部12は直線性補正値書き込
みモードになる。そのときの動作シーケンスは以下のよ
うになる。 (a)コンピュータ23から第1、第2アナログ/ディ
ジタル変換器13、14に供給されてくる制御電圧デー
タV'CONTと直線性補正データVREFをそれぞれ一定周期で
モニターし、それぞれをディジタル値に変換する。 (b)変換されたそれぞれのディジタル値は、加算器1
8で加算され、得られた直線性補正値をフラッシュメモ
リ15へ書き込む。 (c)フラッシュメモリ15に書き込まれた直線性補正
値は、前述と同様ように読み出されて、第1ディジタル
/アナログ変換器16に入力される。 (d)入力されたディジタルデータはアナログデータに
変換された後、LPF17でノイズ成分が除去されて、
発振回路部11の可変容量ダイオードVDに制御電圧とし
て印加される。 (e)コンピュータ23は、発振回路部11から出力さ
れる出力周波数を周波数/ディジタル変換器27とイン
ターフェース24を介して取り込み、その周波数を測定
する。その測定結果により制御電圧に対する直線性から
の「ズレ」を補正するための補正データを、インターフ
ェース24、第3ディジタル/アナログ変換器26を介
してVREF端子21に供給する。 (f)コンピュータ23は、規定の直線性が得られるま
で上記(e)の動作を繰り返す。 (g)上記(a)〜(f)の動作を制御電圧の最小値か
ら最大値までn等分(nはフラッシュメモリ15と第
1、第2アナログ/ディジタル変換器13、14のビッ
ト数に依存する)した全てについて繰り返すことによ
り、制御電圧に対して出力周波数の直線性が良好に得ら
れるようになる。
【0017】図2はこの発明の実施の第2形態を示す回
路構成図で、この第2形態は、第1形態で示した制御電
圧生成部12中の加算部18を取り除いたもので、VREF
端子21に供給される直線性補正データを、第2アナロ
グ/ディジタル変換器14を介して直線性補正値として
フラッシュメモリ15に書き込むようにしたものであ
る。この図2における第2形態では、通常動作モード
(WR/Sample端子22に「H」レベルが印加されたと
き)は、第1形態の場合の動作(A)と同一である。
【0018】また、直線性補正値書き込みモード(WR/
Sample端子22に「L」レベルが供給されたとき)にお
いては、基本的には、第1形態と同様であるが、異なる
点は、VREF端子21に供給される直線性補正データが、
そのまま直線性補正値としてフラッシュメモリ15に書
き込まれることである。(第1形態では、制御電圧デー
タとの差分の電圧(データ)が直線性補正値として用い
られた。) 図3はこの発明の実施の第3形態を示す回路構成図で、
この第3形態は、第1形態で示した制御電圧生成部12
中の第2アナログ/データ変換器14と加算器18を取
り除き、新たにディジタルI/F回路を追加して、回路
のローコスト化を図ったものである。図3において、3
1はコンピュータ23から送られてくる直線性補正デー
タをシリアル化したシリアルデータ信号S Data、クロッ
ク信号CLOCK、ストローブ信号STROBE等のシリアルデー
タをパラレルデータ(パラレルデータ構成は、コマンド
のみ、コマンド+アドレス+データ、コマンド+データ
とする。)に変換するシリアル/パラレル変換器で、こ
の変換器31の出力は、WR/Sample端子22のロジック
レベルに対応したシーケンスを実施するデコーダ制御ロ
ジック回路32に入力される。デコーダ制御ロジック回
路32には、WR/Sample端子22からの切替信号とロー
カル発振器19からの信号が入力され、WR/Sample端子
22が「L」レベルのとき、パラレルデータのCMDコ
ードをデコードし、対応したシーケンスを実施する。デ
コーダ制御ロジック回路32からの出力であるアドレス
AddrとデータDataは、フラッシュメモリ15に供給され
る。
【0019】上記第3形態において、通常動作モードは
第1形態の場合の動作(A)と同一であるので、ここで
は、直線性補正値書き込みモード(WR/Sample端子22
に「L」レベルが供給されたとき)について述べる。コ
ンピュータを含めた動作シーケンスは以下の通りであ
る。 (a)制御電圧生成部12へ与える直線性補正データ列
をシリアルデータ信号S Dataへ入力し、クロック信号CL
OCKをクロッキングする。最後にはストローブ信号STROB
Eをストローブする。以上の操作はコンピュータ23か
ら行われる。 (b)パラレルデータ中のCMDコードをデコードす
る。CMDコードがデータライトの場合、パラレルデー
タ中のアドレス、データ値をフラッシュメモリ15のア
ドレスビット、データビットへ与え、メモリ15へ書き
込む。CMDコードがデータリードの場合、パラレルデ
ータ中のアドレス値をフラッシュメモリ15のアドレス
ビットへ与え、メモリ15から読み出したデータを第1
ディジタル/アナログ変換器16へ供給する。 (c)第1ディジタル/アナログ変換器16での変換
後、アナログ値をLPF17を通してノイズ成分を除去
する。 (d)その後、コンピュータ23で発振回路部11から
の出力周波数を測定し、直線性からの「ズレ」に対する
直線性補正データを生成する。 (e)上記(a)から(d)までに処理を規定の直線性
が得られるまで繰り返す。 (f)上記(a)から(e)までの処理を制御電圧デー
タV'CONTの最小値から最大値までm等分(mは、フラッ
シュメモリのアドレスビットとアナログ/ディジタル変
換器のビット数に依存する)した全てについて繰り返
す。
【0020】上記第2、第3形態において、第1形態と
同一部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略し
た。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
制御電圧に対する出力周波数の直線性が良好に得られる
とともに、直線性を得るための制御をソフトウェアで実
現できるので、回路構成の簡素化を図ることができ、か
つ経済的にも有利なる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の第1形態を示す回路構成図。
【図2】この発明の実施の第2形態を示す回路構成図。
【図3】この発明の実施の第3形態を示す回路構成図。
【図4】従来の電圧制御水晶発振器の回路図。
【図5】可変容量ダイオード特性図。
【図6】可変容量ダイオード特性図。
【図7】可変容量ダイオードの並列接続回路図。
【符号の説明】
11…発振回路部 12…制御電圧生成部 13、14…第1、第2アナログ/ディジタル変換器 15…フラッシュメモリ 16、25、26…第1〜第3ディジタル/アナログ変
換器 17…LPF 18…加算器 19…ローカル発振器 20…制御ロジック回路 21…VREF端子 22…WR/Sample端子 23…コンピュータ 24…I/Oインターフェース

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可変容量素子に制御電圧を印加させて、
    水晶発振周波数を可変させ出力する発振回路部と、この
    発振回路部から出力される周波数を入力して演算され、
    出力に制御値を送出するとともに、前記制御電圧に対し
    て発振回路部から出力される周波数が直線性を有するよ
    うに演算される補正値を送出する演算部と、この演算部
    から出力された前記制御値に基づいて最適な補正値を読
    み出して前記制御電圧を生成する制御電圧生成部とを備
    えたことを特徴とする電圧制御水晶発振器。
  2. 【請求項2】 前記演算部は、コンピュータからなるこ
    とを特徴とする請求項1記載の電圧制御水晶発振器。
  3. 【請求項3】 前記制御電圧生成部は、前記補正値が記
    憶されるメモリからなり、メモリに前記制御値を入力し
    てメモリから補正値を読み出し、その補正値を可変容量
    素子に印加させる制御電圧として生成するようにしたこ
    とを特徴とする請求項1記載の電圧制御水晶発振器。
  4. 【請求項4】 前記制御電圧生成部は、前記制御値と補
    正値とを加算する加算部と、この加算部の加算出力を新
    たな補正値として記憶するメモリとからなり、メモリに
    前記制御値を入力してメモリから新たな補正値を読み出
    し、その新たな補正値を可変容量素子に印加させる制御
    電圧として生成するようにしたことを特徴とする請求項
    1記載の電圧制御水晶発振器。
  5. 【請求項5】 前記制御電圧生成部は、前記補正値をシ
    リアルデータとして入力し、出力にパラレルデータとし
    て取り出すシリアル・パラレル変換器と、この変換器か
    ら送出されたパラレルデータを新たな補正値として得る
    デコーダと、このデコーダに得られた新たな補正値を記
    憶するメモリとからなり、メモリに前記制御値を入力し
    てメモリから新たな補正値を読み出し、その新たな補正
    値を可変容量素子に印加させる制御電圧として生成する
    ようにしたことを特徴とする請求項1記載の電圧制御水
    晶発振器。
  6. 【請求項6】 前記メモリから出力される制御電圧をロ
    ーパスフィルタを介してノイズ成分を除去するようにし
    たことを特徴とする請求項3〜5記載の電圧制御水晶発
    振器。
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