KR200209264Y1 - 제어전압의 미세조절이 가능한 전압제어 발진기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제어전압을 저항으로 분압하여 바랙터 다이오드에 인가되는 전압을 세밀하게 조절하는 제어전압의 미세조절이 가능한 전압제어 발진기에 관한 것으로, 외부에서 공급되는 제어전압(V_C)을 분압저항(R₂₁, R₂₂)으로 미세하게 조절하는 제어전압 조절부(21)와; 상기 제어전압 조절부(21)에서 출력되는 제어전압에 의해 그 용량값이 변화하는 바랙터 다이오드(DV₁)를 사용하여 중심주파수를 가변시키는 중심주파수 가변부(22)와; 상기 중심주파수 가변부(22)에서 출력되는 신호를 증폭하여 출력함과 동시에 궤환시키는 증폭부(23)로 구성되어 전압제어 발진기 자체에서 제어전압을 미세하게 조절할 수 있고, 그에 따라 미세한 제어전압을 인가하지 않아도 제어전압을 미세하게 조절할 수 있다.

Description

제어전압의 미세조절이 가능한 전압제어 발진기{A voltage controlled oscillator for finely adjusting a controlling voltage}

본 고안은 제어전압의 미세조절이 가능한 전압제어 발진기에 관한 것으로, 특히 제어전압을 저항으로 분압하여 바랙터 다이오드에 인가되는 전압을 세밀하게 조절하는 제어전압의 미세조절이 가능한 전압제어 발진기에 관한이다.

일반적으로 전압제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator)는 도 1에 도시된 바와 같이 LC 발진기의 인덕터에 해당하는 수정발진기(X₁)에 바랙터 다이오드(DV₁)를 병렬로 연결하고 상기 바랙터 다이오드(DV₁)에 제어전압(V_C)을 인가하여 중심주파수를 조정한다. 증폭기(11)의 출력단자에서 출력되는 발진신호를 피드백 캐패시터(C₂, C₃)에 의해 증폭기(11)의 입력으로 궤환(feedback)시켜 발진하게 된다. 상기 예로든 수정 발진기는 콜피츠 발진기의 하나이며, 그 인덕터를 수정발진기(X1)으로 대체하고 있다.

이와같이 종래에는 제어전압(V_C)을 입력저항(R₃)을 통하여 바랙터 다이오드(DV₁)인가하였기 때문에 제어전압(V_C)을 미세하게 조정하여 인가하지 않으면 주파수의 미세조정이 될 수 없었다.

도 2에 전압변화에 따른 바랙터 다이오드의 정전용량의 변화를 나타내는 그래프가 도시된다.

제어전압(V_C)과 바랙터 다이오드의 정전용량은 반비례의 관계에 있고 제어전압(V_C)이 2.5 V되는 점에서 반비례 곡선의 기울기가 선형적으로 변하고 제어전압(V_C)이 0 V에 가까워지거나 일정 전압(예를 들면, 3.3 V)을 넘으면 제어전압의 변화에 따라 바랙터 다이오드의 정전용량은 변화가 적어지게 된다.

따라서, 제어전압을 미세하게 발생시키기 위해 전압원 내부에 전압을 미세하게 변화시키는 장치를 해야 하지만, 각 수요자마다 다른 미세전압을 원하기 때문에 다수의 수요자를 다 만족시키기 위해 넓은 폭의 전압변화 장치를 하여 원가에 부담을 주었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로,

본 고안의 목적은 전압제어 발진기 자체에서 제어전압을 미세하게 조절할 수 있는 제어전압의 미세조절이 가능한 전압제어 발진기를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 분압저항을 이용하여 제어전압을 분압하여 미세하게 조절하는 제어전압의 미세조절이 가능한 전압제어 발진기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 전압제어 발진기의 회로도,

도 2는 전압변화에 따른 바랙터 다이오드의 정전용량의 변화를 나타내는 그래프,

도 3은 본 고안에 의한 전압제어 발진기의 제어전압 조절회로의 구성을 나타내는 블록도,

도 4는 분압된 제어전압에 의해 바랙터 다이오드의 정전용량이 변화를 나타내는 그래프,

도 5는 본 고안에 의해 제어전압에 의해 부하정전용량이 변화할 때 발진신호의 주파수 변화범위를 나타내는 그래프,

도 6은 제어전압 조절부에 분압저항을 3개를 사용한 예이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21 : 제어전압 조절부 22 : 중심주파수 가변부

23 : 발진부 R₂₁, R₂₂: 분압저항

C₁, C₂, C₃: 캐패시터 X₁: 수정발진기

DV₁: 뱌랙터 다이오드 Q₁: 트랜지스터

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 전압제어 발진기는 외부에서 공급되는 제어전압(V_C)을 분압저항(R₁, R₂)으로 미세하게 조절하는 제어전압 조절부(21)와; 상기 제어전압 조절부(21)에서 출력되는 제어전압에 의해 그 용량값이 변화하는 바랙터 다이오드(DV₁)를 사용하여 중심주파수를 가변시키는 중심주파수 가변부(22)와; 상기 중심주파수 가변부(21)에서 출력되는 신호를 증폭하여 출력함과 동시에 궤환시키는 증폭부(23)로 구성된다.

제어전압 조절부는 상기 중심주파수 가변부의 바랙터 다이오드에 인가되는 제어전압을 다수의 저항으로 분압하여 인가하여 제어전압을 미세하게 조절하여 발진주파수를 미세하게 조정한다.

상기와 같이 구성된 본 고안을 실시예를 들어 첨부된 도면에 의거 상세히 설명한다.

도 3에 본 고안에 의한 전압제어 발진기의 제어전압 조절회로의 구성을 나타내는 블록도가 도시된다.

본 고안에 의한 전압제어 발진기는 외부에서 공급되는 제어전압(V_C)을 분압저항(R₂₁, R₂₂)으로 미세하게 조절하는 제어전압 조절부(21)와; 상기 제어전압 조절부(21)에서 출력되는 제어전압에 의해 그 용량값이 변화하는 바랙터 다이오드(DV₁)를 사용하여 중심주파수를 가변시키는 중심주파수 가변부(22)와; 상기 중심주파수 가변부(21)에서 출력되는 신호를 증폭하여 출력함과 동시에 궤환시키는 증폭부(23)로 구성된다.

증폭부(23)는 트랜지스터(Q₁)와, 그 베이스에 연결되어 바이어스 회로를 구성하는 저항(R₂₁, R₂₂)와, 그 에미터에 연결되어 출력저항을 구성하는 에미터 저항(R_E)와, 콜렉터에 연결되어 고주파성 잡음을 제거하는 초크코일(L₁)로 구성된다.

중심주파수 가변부(22)는 서로 직렬 연결되어 상기 증폭기 트랜지스터(Q₁)의 베이스에 인가되는 캐패시터(C₁,C₂)와, 상기 제어전압 조절부(21)와 상기 트랜지스터(Q₁)의 베이스 사이에 연결되는 수정발진기(X₁)와, 상기 제어전압 조절부(21)와 상기 수정발진기(X₁)의 연결점에 그 캐소드가 역방향으로 연결되는 바랙터 다이오드(DV₁)와, 상기 바랙터 다이오드(DV₁)에 병렬로 연결되는 캐패시터(C₁)로 구성된다.

증폭기(23)에서 출력되는 발진신호는 궤환회로를 구성하는 캐패시터(C₂, C₃)에 의해 증폭기(23)의 입력단으로 궤환된다. 이 궤환된 신호는 수정발진기(X1), 바랙터 다이오드(DV₁), 캐패시터(C₁, C₂, C₃)로 구성되는 LC 발진회로에서 발생하는 발진신호와 공진하여 트랜지스터(Q₁)에 입력된다.

여기서, 제어전압 조절부(21)는 외부에서 공급되는 제어전압(V_C)을 두 개의 저항(R₂₁,R₂₂)에 의해 분압한다. 분압된 전압은의 식에 의해 분압된다. 예를 들어 10K 저항(R₂₁)과 30K 저항(R₂₂)으로 분압하는 경우, 그 분압비는 0.75이므로 제어전압을 5V 인가하는 경우 3.75V의 분압 전압(V₂)을 인가할 수 있다.

도 4에 분압된 제어전압에 의해 바랙터 다이오드의 정전용량이 변화를 나타내는 그래프가 도시된다.

이렇게 제어전압(V_C)을 분압하면 제어전압(V_C)을 변화시키더라도 분압전압은 분압비, 즉 상기 예에서는 변화전압의 0.33의 비율로 변화하기 때문에 제어전압(V_C)을 높게 하더라도 선형역역을 벗어나지 않게된다. 예를들어, 종래에는 동작점(Q₁)에서 제어전압(V_C)을 1V 높게 하면 3.5V가 되어 선형영역을 벗어나지만, 제어전압(V_C)을 분압하게 되면, 동작점(Q₁) 전압 2.5 V에 0.33V가 더해지므로 동작점(Q₂) 전압이 2.83 V가 되어 선형영역을 벗어나지 않게 되므로 좀더 정밀한 제어가 이루어 질 수 있다.

이와 같이 미세하게 변화하는 분압전압(V₂)이 바랙터 다이오드(DV₁)에 인가되어 용량을 변화시킨다. 따라서 제4도에 나타낸 바와 같이 동작점(Q₂)이 변경되어 작동한다.

이렇게 바랙터 다이오드(DV₁)의 용량값이 변화되면 수정발진기(X₁), 바랙터 다이오드(DV₁), 캐패시터(C₁, C₂, C₃)로 구성되는 LC 발진회로에서 정전용량값이 변화하게 되어 발진신호의 주파수가 변화하게 된다.

도 5에 본 고안에 의해 제어전압에 의해 부하정전용량이 변화할 때 발진신호의 주파수 변화범위를 나타내는 그래프가 도시된다.

본 고안에 의해 제어전압 조절회로가 적용된 전압제어 발진기에서 발진기의 정전용량은 미세하게 변화하여 정전용량의 변화 범위가 2pF 인데 반하여 종래의 전압제어 발진기의 정전용량의 변화범위는 0.5V로 제어전압이 변화한다고 할 때, 20pF 이므로 그에 따른 발진신호의 주파수 변화도 더 크게 되어 본 고안에 의한 전압제어 발진기의 발진신호가 더 미세하게 그 주파수가 변화한다.

분압 저항의 수를 증가시키면 분압저항을 두 개 사용한 경우보다 더 미세하게 조절이 가능하다. 도 6에 분압저항을 3개를 사용한 예가 도시된다. 3개의 분압저항을 사용하면,,의 값을 갖는 두 개의 분압전압을 사용할 수 있다.

마찬가지로 분압저항을 4개, 5개,...이상 사용할 수 있으며, 전압제어 발진기가 조절할 수 있는 주파수 범위와 거기에 사용된 바랙터 다이오드의 용량 값의 변화범위에 따라 분압저항의 수를 얼마든지 늘려서 분압되는 전압을 미세하게 변화시킬 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명이 적용되는 경우의 예 중 하나이며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지의 변형과 개선이 가능함은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 의하면, 전압제어 발진기 자체에서 제어전압을 미세하게 조절할 수 있고, 그에 따라 미세한 제어전압을 인가하지 않아도 제어전압을 미세하게 조절할 수 있다.

Claims (2)

1. 외부에서 공급되는 제어전압(V_C)을 분압저항(R₂₁, R₂₂)으로 미세하게 조절하는 제어전압 조절부(21)와;

   상기 제어전압 조절부(21)에서 출력되는 제어전압에 의해 그 용량값이 변화하는 바랙터 다이오드(DV₁)를 사용하여 중심주파수를 가변시키는 중심주파수 가변부(22)와;

   상기 중심주파수 가변부(22)에서 출력되는 신호를 증폭하여 출력함과 동시에 궤환시키는 증폭부(23)로 구성되는 것을 특징으로 하는 제어전압의 미세조절이 가능한 전압제어 발진기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어전압 조절부(21)에 사용되는 분압저항의 수는 상기 전압제어 발진기가 조절할 수 있는 주파수 범위와 바랙터 다이오드(DV₁)의 용량 값의 변화범위에 따라 증가시키는 것을 특징으로 하는 제어전압의 미세조절이 가능한 전압제어 발진기.