JP2011151663A - Phase synchronization oscillator - Google Patents
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Abstract
【課題】 小さいばらつきで電圧制御回路から供給される温度補償された電圧によって制御される電圧制御発振器を介して接続された増幅器の出力電力を、精度良く増減させ出力端子から出力する位相同期発振装置を得る。
【解決手段】 発振周波数を制御する周波数制御電圧入力端子と発振電力を制御する電圧入力端子とを有する電圧制御発振器と、この電圧制御発振器から出力される高周波信号を増幅して出力する温度特性を有する増幅器と、温度センサを有し、この温度センサの出力信号で基準電圧から変化する電圧を前記電圧制御発振器の電圧入力端子に入力し、前記電圧制御発振器を介して前記増幅器の電力非飽和領域の電力を増減する電圧制御回路とを備えている。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately increase / decrease output power of an amplifier connected via a voltage controlled oscillator controlled by a temperature compensated voltage supplied from a voltage control circuit with a small variation and output from the output terminal. Get.
A voltage controlled oscillator having a frequency control voltage input terminal for controlling an oscillation frequency and a voltage input terminal for controlling an oscillation power, and a temperature characteristic for amplifying and outputting a high frequency signal output from the voltage controlled oscillator. An amplifier having a temperature sensor, a voltage changing from a reference voltage by an output signal of the temperature sensor is input to a voltage input terminal of the voltage controlled oscillator, and the power non-saturation region of the amplifier is passed through the voltage controlled oscillator And a voltage control circuit for increasing / decreasing the power.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、高周波電力増幅回路などに用いられる位相同期発振装置に関する。 The present invention relates to a phase-locked oscillator used for a high-frequency power amplifier circuit and the like.
高周波電力増幅回路などに使用する位相同期発振装置では、高周波信号源である電圧制御発振器からの発振電力だけでは出力電力が不足するため、電圧制御発振器の出力を増幅器を用いて所望の出力電力に増幅する構成とすることが一般的である。 In a phase-locked oscillator used for a high-frequency power amplifier circuit, the output power is insufficient with only the oscillation power from the voltage-controlled oscillator, which is a high-frequency signal source, so the output of the voltage-controlled oscillator is converted to the desired output power using an amplifier. In general, a configuration for amplification is used.
位相同期発振装置を構成する電圧制御発振器や増幅器には温度特性があるため、温度変動により、電圧制御発振器の発振電力や増幅器の利得が変動し、結果として、位相同期発振装置の出力電力が変動する。温度変動に対して位相同期発振装置の出力電力の変動を抑制するため、電圧制御発振器の発振電力に温度補償を実施する方法や増幅器の利得に対して温度補償を実施する方法がある。 The voltage-controlled oscillator and amplifier that make up the phase-locked oscillator have temperature characteristics. Therefore, the oscillation power of the voltage-controlled oscillator and the gain of the amplifier fluctuate due to temperature fluctuations. As a result, the output power of the phase-locked oscillator varies. To do. In order to suppress the fluctuation of the output power of the phase-locked oscillator with respect to the temperature fluctuation, there are a method of performing temperature compensation on the oscillation power of the voltage controlled oscillator and a method of performing temperature compensation on the gain of the amplifier.
発振器の発振電力に温度補償を実施する方法として、特開平4−018804号公報図2(特許文献1参照)においては、トランジスタ20のコレクタ−エミッタ間電位差VCE3を温度変化に対応して制御することにより、電源電圧−VCCがトランジスタ20のコレクタ−エミッタ間の電位差分だけオフセットされることを利用して、発振回路1のバイポーラ型トランジスタ4のエミッタ・コレクタ間電圧VCE1を制御する電圧制御回路12を備えている。
As a method for performing temperature compensation on the oscillation power of the oscillator, in FIG. 2 of Japanese Patent Laid-Open No. 4-018804 (refer to Patent Document 1), the collector-emitter potential difference V CE3 of the transistor 20 is controlled in accordance with the temperature change. it, the power supply voltage -V CC collector of the transistor 20 - by utilizing the fact that is offset by the potential difference amount between the emitter, the voltage control for controlling the emitter-collector voltage V CE1
さらに、この電圧制御回路12からの制御電圧は、電流制御回路11内のサーミスタ19を通じてバイポーラ型トランジスタ4のエミッタに供給されている。
Further, the control voltage from the
このような構成により、温度変化に応じて上記バイポーラ型トランジスタ4のエミッタ・コレクタ間電圧VCE1を変化させ、温度変化による発振電力の変動を抑制しているものが開示されている。
With such a configuration, a device is disclosed in which the emitter-collector voltage VCE1 of the
しかし、特許文献1に記載のものは、電圧制御回路12は、電圧制御素子としてバイポーラ型トランジスタ20を用いている。バイポーラ型トランジスタ20は型名が同一であっても、バイポーラ型トランジスタ20の電流増幅率hFEが個体間ばらつきを有するため、バイポーラ型トランジスタ20の個体間ごとにサーミスタ21及び抵抗22の値の調整が必要になる問題があった。
However, in the device described in
また、電圧制御回路12からの制御電圧は電流制御回路11内のサーミスタ19を介して発振回路を構成するトランジスタ4に供給されるので、電圧制御回路12内のサーミスタ21の温度係数の選定にあたっては、発振回路を構成するトランジスタ4の発振効率の温度依存性に加えて、電流制御回路11内のサーミスタ19の温度係数も考慮しなければならない問題があった。
Further, since the control voltage from the
この発明は、このような問題を解決するためになされたもので、小さいばらつきで電圧制御回路から供給される温度補償された電圧によって制御される電圧制御発振器を介して接続された増幅器の出力電力を、精度良く増減させ出力端子から出力する位相同期発振装置を提供する。 The present invention has been made to solve such a problem, and the output power of an amplifier connected via a voltage controlled oscillator controlled by a temperature compensated voltage supplied from a voltage control circuit with a small variation. Is provided with a phase-locked oscillation device that outputs a signal from an output terminal.
この発明に係る位相同期発振装置は、発振周波数を制御する周波数制御電圧入力端子と発振電力を増減する電圧入力端子とを有する電圧制御発振器と、この電圧制御発振器から出力される一方の高周波信号を入力とし周波数を1/N(Nは正の整数)倍して出力する分周器と、この分周器から出力される高周波信号の位相と基準高周波信号の位相とを比較した差分の交流電圧を出力する位相比較器と、この位相比較器から出力される前記交流電圧を直流電圧に変換し、歪を除去してから前記周波数制御電圧入力端子へ出力するループフィルタと、前記電圧制御発振器から出力される他方の高周波信号を増幅して出力する温度特性を有する増幅器と、温度センサを有し、この温度センサの出力信号で基準電圧からの電圧を変化させ前記電圧制御発振器の電圧入力端子に入力し、前記電圧制御発振器を介して前記増幅器の電力非飽和領域の電力を増減する電圧制御回路とを備えたものである。 A phase locked oscillator according to the present invention includes a voltage controlled oscillator having a frequency control voltage input terminal for controlling the oscillation frequency and a voltage input terminal for increasing or decreasing the oscillation power, and one high frequency signal output from the voltage controlled oscillator. A frequency divider that outputs an input frequency multiplied by 1 / N (N is a positive integer), and a differential AC voltage that compares the phase of the high-frequency signal output from this frequency divider with the phase of the reference high-frequency signal A phase comparator that outputs the AC voltage, a loop filter that converts the AC voltage output from the phase comparator into a DC voltage, removes distortion, and outputs the DC voltage to the frequency control voltage input terminal, and the voltage controlled oscillator An amplifier having a temperature characteristic for amplifying and outputting the other high-frequency signal to be output and a temperature sensor, and the voltage control by changing the voltage from the reference voltage by the output signal of this temperature sensor Input to the voltage input terminal of the oscillator, in which a voltage control circuit for increasing or decreasing the power of the power non-saturation region of the amplifier via the voltage control oscillator.
この発明は、電圧制御回路の温度センサによって構成された温度補償回路の出力を電圧制御発振器に入力し、温度補償された電圧制御発振器を介して能動素子の電力を増減させることにより、能動素子の利得を直接温度制御しないので能動素子に流れるバイアス電流の温度変化による出力変動を考慮する必要がない高精度な位相同期発振装置が得られる。 According to the present invention, the output of the temperature compensation circuit configured by the temperature sensor of the voltage control circuit is input to the voltage control oscillator, and the power of the active element is increased or decreased via the temperature compensated voltage control oscillator. Since the gain is not directly temperature controlled, it is possible to obtain a highly accurate phase-locked oscillation device that does not need to consider output fluctuation due to temperature change of the bias current flowing through the active element.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1における位相同期発振装置を示すブロック図である。図1において、1は電圧制御発振器であり、可変容量ダイオード、コイルなどで構成された共振回路11の共振信号を増幅し出力を帰還回路12を通して入力に正帰還することで発振動作をし高周波信号を出力端子1aから出力する発振素子であるバイポーラトランジスタ13と、前記可変容量ダイオードに印加する直流電圧を制御することで発振周波数を制御する周波数制御電圧端子1bと、バイポーラトランジスタ13のコレクタ端子に入力する直流電圧を制御することで発振電力を制御する電圧入力端子1cとを備えている。
1 is a block diagram showing a phase-locked oscillation device according to
2は分周器であり、位相同期発振装置の発振周波数が基準高周波信号源4の周波数のN倍(Nは正の整数)の周波数となるように、電圧制御発振器1の出力端子1aから出力される高周波信号の一方が入力し、この高周波信号の周波数を1/N倍して出力する。
3は位相比較器であり、電圧制御発振器1から出力される高周波信号の周波数を一定の値に保つため、分周器2から出力される高周波信号の位相と基準高周波信号源4からの基準高周波信号の位相とを比較し、その差分を交流電圧に変換して出力する。
Reference numeral 3 denotes a phase comparator, which maintains the frequency of the high frequency signal output from the voltage controlled
5はループフィルタであり、前記交流電圧に含まれる周期変動、スパイクなどの歪を除去した直流電圧に変換して電圧制御発振器1の周波数制御電圧端子1bへ出力する。
このループフィルタ5から出力される直流電圧にて共振回路11内の可変容量ダイオードの静電容量が制御されることで共振回路11の共振周波数が調整され、電圧制御発振器1の発振周波数は常に基準高周波信号のN倍の周波数に保たれる。
The resonance frequency of the
6は増幅器であり、電圧制御発振器1の出力端子1aから出力される高周波信号の他方が入力され所望の高周波電力に増幅して出力し、非飽和動作領域で動作し入力電力の増減に連動して出力電力が増減する。
7は高調波抑圧フィルタであり、増幅器6から出力される高周波信号に含まれる高調波を抑圧して位相同期発振装置の出力端子8へ高周波信号を出力し、低域通過フィルタや帯域通過フィルタなどで構成される。
A
9は電圧制御回路であり、電圧制御発振器1の電圧制御端子1cに温度変動に連動して増減する電圧を入力する。
A
図2は、この発明の実施の形態1における位相同期発振装置の電圧制御発振器及び電圧制御回路を示す構成図である。図2において、図1と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a voltage controlled oscillator and a voltage control circuit of the phase locked oscillator according to
電圧制御回路9は、基準電圧91と、固定抵抗92と、温度検出素子として負特性のサーミスタ93とを備え、基準電圧91の電圧を固定抵抗92とサーミスタ93との並列回路で電圧降下した電圧が、電圧制御発振器1の電圧入力端子1bを通してバイポーラトランジスタ13のコレクタ端子に供給されている。
The
図3は、この発明の実施の形態1における位相同期発振装置の温度特性を説明する説明図である。図3(a)は、電圧制御発振器の発振電力の温度特性、図3(b)は増幅器の利得の温度特性、図3(c)は位相同期発振装置の出力電力の温度特性である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the temperature characteristics of the phase-locked oscillator according to
半導体素子は一般に温度の上昇と共に動作効率が低下する。従って、温度上昇と共に、図3(a)に示すように電圧制御発振器の発振電力は低下し、図3(b)に示すように増幅器の利得は低下し、結果として図3(c)に示すように位相同期発振器の出力電力が低下する。 In general, the operation efficiency of semiconductor elements decreases with increasing temperature. Therefore, as the temperature rises, the oscillation power of the voltage controlled oscillator decreases as shown in FIG. 3 (a), and the gain of the amplifier decreases as shown in FIG. 3 (b), resulting in the result shown in FIG. 3 (c). As a result, the output power of the phase-locked oscillator decreases.
図4は、この発明の実施の形態1における位相同期発振装置の電圧制御発振器1のコレクタ電圧に対する発振電力の特性を説明する説明図である。図4に示すように、電圧制御発振器1を構成するバイポーラトランジスタのコレクタ電圧を上昇させると発振電力は増加し、バイポーラトランジスタのコレクタ電圧を低下させると発振電力は低下する。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the characteristics of the oscillating power with respect to the collector voltage of the voltage controlled
図5は、この発明の実施の形態1における位相同期発振装置の温度変動に伴う出力電力の変動の抑制を説明する説明図である。図5に示すように、図5(c)で示される増幅器の利得の温度特性と逆の特性を図5(b)に示す電圧制御発振器の出力電力が持つように、電圧制御回路の出力電圧を図5(a)の温度特性を持つように変化させ電圧制御発振器の電圧入力端子に入力することにより、位相同期発振装置の出力電力は図5(d)のように温度に対して一定の値となる。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating suppression of fluctuations in output power accompanying temperature fluctuations in the phase-locked oscillation device according to
上記、図5(a)の温度特性を持つ電圧を出力する電圧制御回路9の動作を図2を用いて説明する。図2において、サーミスタ93は、高温時に低抵抗値をなし、低温時に高抵抗値をなす負特性を有する。サーミスタ93の抵抗値をRthとし、固定抵抗92の抵抗値をRcとしたとき、低温時にRth>>Rc、高温時にRth<<Rc、低温から高温の範囲内の所望の温度でRth=Rcとなるように、サーミスタ93及び固定抵抗92の抵抗値を選定する。
The operation of the
サーミスタ93の常温における抵抗値をRth0とし、温度係数をKとすると、Rth=K・Rth0で示される。このとき、並列回路の抵抗値Rpは、Rp=1/(1/Rth+1/Rc)=(K・Rth0/(K・Rth0+Rc))・Rcで示され、並列回路の温度係数Kpは、Kp=K・Rth0/(K・Rth0+Rc)となる。この温度係数Kpが図5(a)で示す電圧入力端子に入力する電圧の温度変化に相応するようにサーミスタ93の抵抗値Rthと固定抵抗92の抵抗値Rcを決定する。
When the resistance value of the
このように固定抵抗92とサーミスタ93の抵抗値を選定することにより、固定抵抗92とサーミスタ93とで構成される並列回路の抵抗値Rpは、低温時には固定抵抗92の抵抗値Rcが支配的となり、高温時にはサーミスタ93の抵抗値Rthが支配的となる。
By selecting the resistance values of the fixed
従って、低温時は固定抵抗92とサーミスタ93とで構成された並列回路での電圧降下は大きくなるため、電圧入力端子1cの電圧は低下し、高温時は前記並列回路での電圧降下は小さくなるため、電圧入力端子1cの電圧は増加する。
Accordingly, the voltage drop in the parallel circuit composed of the fixed
よって、電圧入力端子1cの電圧が図5(a)のように温度変化するので、温度の増減に連動して増幅器6の入力電力が増減し、位相同期発振装置の出力電力は一定の値に保たれる。
Therefore, since the voltage at the voltage input terminal 1c changes in temperature as shown in FIG. 5A, the input power of the
さらに、並列回路の抵抗値Rpの温度係数Kpは、サーミスタ93の抵抗値Rthと固定抵抗92の抵抗値Rcを組み合わせることにより、精度良く所望の値に設定することが可能である。
Further, the temperature coefficient Kp of the resistance value Rp of the parallel circuit can be accurately set to a desired value by combining the resistance value Rth of the
以上のようにこの発明の実施の形態1による位相同期発振装置によれば、電圧制御回路のサーミスタによって構成された温度補償回路の出力を電圧制御発振器に入力し、温度補償された電圧制御発振器を介して能動素子の電力を増減させることにより、能動素子の利得を直接温度制御しないので能動素子に流れるバイアス電流の温度変化による出力変動や能動素子のバイアス回路に流れる高調波の高周波電力の漏れを考慮する必要がない高精度な位相同期発振装置を得る効果がある。 As described above, according to the phase locked oscillator according to the first embodiment of the present invention, the output of the temperature compensation circuit configured by the thermistor of the voltage control circuit is input to the voltage controlled oscillator, and the temperature controlled voltage controlled oscillator is The gain of the active element is not directly temperature controlled by increasing or decreasing the power of the active element, so that output fluctuation due to temperature change of the bias current flowing through the active element or leakage of harmonic high-frequency power flowing through the bias circuit of the active element is prevented. There is an effect of obtaining a highly accurate phase-locked oscillator that does not need to be considered.
さらに、電圧制御回路が受動素子である固定抵抗とサーミスタとの並列回路で簡単に構成され、能動素子であるバイポーラトランジスタを電圧制御素子として用いていないので、ばらつきが小さい電圧制御回路を実現することができる。さらに、受動素子が小型であるので位相同期発振装置の小型化が可能である。 Furthermore, the voltage control circuit is simply configured with a parallel circuit of a fixed resistor, which is a passive element, and a thermistor, and a bipolar transistor, which is an active element, is not used as a voltage control element, thereby realizing a voltage control circuit with little variation. Can do. Furthermore, since the passive element is small, the phase-locked oscillator can be downsized.
また、電圧制御発振器のバイポーラトランジスタのコレクタ電圧の変化により周波数変動現象が発生する場合であっても、電圧制御発振器の周波数制御電圧端子の電圧は電圧制御発振器の出力から分周された高周波信号と予め設定した基準高周波信号とを差分した信号を位相同期されたループフィルタを介して制御されるため、発振周波数は周波数変動現象の影響を受けることなく、一定の値に保たれる。 In addition, even when a frequency fluctuation phenomenon occurs due to a change in the collector voltage of the bipolar transistor of the voltage controlled oscillator, the voltage of the frequency controlled voltage terminal of the voltage controlled oscillator is a high-frequency signal divided from the output of the voltage controlled oscillator. Since a signal obtained by subtracting a preset reference high-frequency signal is controlled via a phase-synchronized loop filter, the oscillation frequency is maintained at a constant value without being affected by the frequency fluctuation phenomenon.
なお、電圧制御発振器1において、トランジスタはバイポーラトランジスタを用いた場合について説明したが、電界効果トランジスタを用いても同様の作用及び効果が得られる。
In the voltage controlled
実施の形態2.
図6は、この発明の実施の形態2における位相同期発振装置の電圧制御発振器1及び電圧制御回路109を示す回路構成図である。図6において、図2と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。電圧制御回路109において、固定抵抗92とサーミスタ93は直列接続された分圧回路をなし、固定抵抗92の他方に基準電圧91が接続され、サーミスタ93の他方は接地されている。また、固定抵抗92とサーミスタ93とが共通接続された分圧電圧端子109aから電圧入力端子1cを介してバイポーラトランジスタ13のコレクタ端子へ電圧が供給されている。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing voltage controlled
図6において、サーミスタ93は、高温時に高抵抗値をなし、低温時に低抵抗値をなす正特性を有する。サーミスタ93の抵抗値をRthとし、固定抵抗92の抵抗値をRcとしたとき、低温時にRth<<Rc、高温時にRth>>Rc、低温から高温の範囲内の所望の温度でRth=Rcとなるように、固定抵抗92及びサーミスタ93の抵抗値を選定する。
In FIG. 6, the
サーミスタ93の常温における抵抗値をRth0とし、温度係数をKとすると、Rth=K・Rth0で示される。このとき、分圧回路の分圧電圧端子109aの分圧比Vsは、Vs=Rth/(Rc+Rth)=(K/(K・Rth0+Rc))・Rth0で示され、分圧回路の温度係数Ksは、Ks=K/(K・Rth0+Rc)となる。この温度係数Ksが図5(a)で示す電圧入力端子に入力する電圧の温度変化に相応するようにサーミスタ93の抵抗値Rthと固定抵抗92の抵抗値Rcを決定する。
When the resistance value of the
このように固定抵抗92とサーミスタ93の抵抗値を選定することにより、固定抵抗92とサーミスタ93とで構成される分圧回路の抵抗値は、低温時には固定抵抗92の抵抗値Rcが支配的となり、高温時にはサーミスタ93の抵抗値Rthが支配的となる。
By selecting the resistance values of the fixed
従って、低温時は固定抵抗92とサーミスタ93との直列回路で構成された分圧回路の分圧比Vsは小さくなるため、電圧制御端子1cの電圧は低下し、高温時は前記分圧回路の分圧比Vsは大きくなるため、電圧制御端子1cの電圧は増加する。
Accordingly, since the voltage dividing ratio Vs of the voltage dividing circuit configured by the series circuit of the fixed
よって、電圧制御端子1cの電圧が図5(a)のように温度変化するので、温度の増減に連動して増幅器6の入力電力が増減し、位相同期発振装置の出力電力は一定の値に保たれる。
Therefore, since the voltage of the voltage control terminal 1c changes as shown in FIG. 5A, the input power of the
さらに、分圧回路の分圧比Vsの温度係数Ksは、サーミスタ93の抵抗値Rthと固定抵抗92の抵抗値Rcを組み合わせることにより、精度良く所望の値に設定することが可能である。
Further, the temperature coefficient Ks of the voltage dividing ratio Vs of the voltage dividing circuit can be accurately set to a desired value by combining the resistance value Rth of the
以上のようにこの発明の実施の形態2による位相同期発振装置によれば、電圧制御回路のサーミスタによって構成された温度補償回路の出力を電圧制御発振器に入力し、温度補償された電圧制御発振器を介して能動素子の電力を増減させることにより、能動素子の利得を直接温度制御しないので能動素子に流れるバイアス電流の温度変化による出力変動や能動素子のバイアス回路に流れる高調波の高周波電力の漏れを考慮する必要がない高精度な位相同期発振装置を得る効果がある。 As described above, according to the phase-locked oscillator according to the second embodiment of the present invention, the output of the temperature compensation circuit configured by the thermistor of the voltage control circuit is input to the voltage controlled oscillator, and the temperature controlled voltage controlled oscillator is The gain of the active element is not directly temperature controlled by increasing or decreasing the power of the active element, so that output fluctuation due to temperature change of the bias current flowing through the active element or leakage of harmonic high-frequency power flowing through the bias circuit of the active element is prevented. There is an effect of obtaining a highly accurate phase-locked oscillator that does not need to be considered.
さらに、電圧制御回路が受動素子である固定抵抗とサーミスタとを直列接続した分圧回路で簡単に構成され、能動素子であるバイポーラトランジスタを電圧制御素子として用いていないので、ばらつきが小さい電圧制御回路を実現することができる。さらに、受動素子が小型であるので位相同期発振装置の小型化が可能である。 Furthermore, the voltage control circuit is simply configured with a voltage dividing circuit in which a fixed resistor, which is a passive element, and a thermistor are connected in series, and a bipolar transistor, which is an active element, is not used as a voltage control element. Can be realized. Furthermore, since the passive element is small, the phase-locked oscillator can be downsized.
また、電圧制御発振器のバイポーラトランジスタのコレクタ電圧の変化により周波数変動現象が発生する場合であっても、電圧制御発振器の周波数制御電圧端子の電圧は電圧制御発振器の出力から分周された高周波信号と予め設定した基準高周波信号とを差分した信号を位相同期されたループフィルタを介して制御されるため、発振周波数は周波数変動現象の影響を受けることなく、一定の値に保たれる。 In addition, even when a frequency fluctuation phenomenon occurs due to a change in the collector voltage of the bipolar transistor of the voltage controlled oscillator, the voltage of the frequency controlled voltage terminal of the voltage controlled oscillator is a high-frequency signal divided from the output of the voltage controlled oscillator. Since a signal obtained by subtracting a preset reference high-frequency signal is controlled via a phase-synchronized loop filter, the oscillation frequency is maintained at a constant value without being affected by the frequency fluctuation phenomenon.
なお、電圧制御発振器において、トランジスタはバイポーラトランジスタを用いた場合について説明したが、電界効果トランジスタを用いても同様の作用及び効果が得られる。 In the voltage controlled oscillator, the case where a bipolar transistor is used has been described. However, the same operation and effect can be obtained even when a field effect transistor is used.
実施の形態3.
図7は、この発明の実施の形態3における位相同期発振装置の電圧制御発振器1と電圧制御回路209を示す構成図である。図7において、図2と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。図7において、291は温度センサ回路であり、正特性又は負特性のサーミスタ、熱電対などの温度センサを備え、この温度センサのアナログ信号をデジタル信号の温度信号に変換して出力する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a configuration diagram showing voltage controlled
292は読み出し専用メモリ(ROM)であり、バイポーラトランジスタの発振電力の温度特性とコレクタ電圧との補正テーブルをあらかじめ格納する。293は演算回路(CPU)であり、温度センサ回路291からの温度信号が入力し、ROM292から所定の電圧データを読み出し出力する。
A read only memory (ROM) 292 stores in advance a correction table of the temperature characteristics of the oscillation power of the bipolar transistor and the collector voltage.
294はD/A変換回路であり、CPU293からの出力信号をデジタル/アナログ変換(D/A変換)し、前記電圧データに相応した直流電圧に変換し出力する。295は電圧オフセット回路であり、D/A変換回路294からの直流電圧で基準電圧91からの電圧を変化させて電圧入力端子1bへ出力する。
A D / A
電圧制御回路209の動作について説明する。ROM292には、常温時は0V、常温から温度が上昇するに伴い低下する負電圧データ、及び常温から温度が下降するに伴い増加する正電圧データが格納されている。
The operation of the
演算回路293は、温度センサ回路291からの温度信号に従い、ROM292から温度に対応する電圧データを読み出し、D/A変換回路294に出力し、D/A変換回路294でD/A変換された直流電圧が電圧オフセット回路295の反転端子Bに入力される。
The
電圧オフセット回路295の反転端子Bに入力される電圧は、上記説明から明らかなように常温で0V、常温より高温側では負電圧、常温より低温側では正電圧となる。
As apparent from the above description, the voltage input to the inverting terminal B of the voltage offset
電圧オフセット回路295の出力電圧は、出力端子をC、基準電圧91からの電圧の同相入力端子をAとすると、C=A−Bで現されるように動作する。すなわち、出力端子Cの電圧は、常温で基準電圧、常温より高温側では基準電圧より高い電圧、常温より低温側では基準電圧より低い電圧となる。
The output voltage of the voltage offset
従って、電圧制御発振器1の電圧入力端子1cに入力する電圧は、温度上昇に伴い増加するように変化するので、温度の増減に連動して増幅器6の入力電力が増減し、増幅器6の出力電力が温度補償され位相同期発振装置の出力電力は一定の値に保たれる。
Therefore, the voltage input to the voltage input terminal 1c of the voltage controlled
以上のようにこの発明の実施の形態3による位相同期発振装置によれば、電圧制御回路の温度センサによって構成された温度補償回路の出力を電圧制御発振器に入力し、温度補償された電圧制御発振器を介して能動素子の電力を増減させることにより、能動素子の利得を直接温度制御しないので能動素子に流れるバイアス電流の温度変化による出力変動や能動素子のバイアス回路に流れる高調波の高周波電力の漏れを考慮する必要がない高精度な位相同期発振装置を得る効果がある。 As described above, according to the phase-locked oscillator according to Embodiment 3 of the present invention, the output of the temperature compensation circuit configured by the temperature sensor of the voltage control circuit is input to the voltage controlled oscillator, and the temperature controlled voltage controlled oscillator The gain of the active element is not directly temperature controlled by increasing or decreasing the power of the active element through the power supply, so output fluctuation due to temperature change of the bias current flowing through the active element or leakage of harmonic high-frequency power flowing through the bias circuit of the active element. There is an effect of obtaining a highly accurate phase-locked oscillator that does not need to be considered.
さらに、このように構成した位相同期発振装置では、バイポーラトランジスタの発振電力の温度特性とコレクタ電圧との補正テーブルをあらかじめROMに格納しているので、精度良く位相同期発振装置の出力電力を制御することができる。 Further, in the phase-locked oscillator configured as described above, the correction table of the temperature characteristics and collector voltage of the oscillation power of the bipolar transistor is stored in the ROM in advance, so that the output power of the phase-locked oscillator can be controlled with high accuracy. be able to.
また、電圧制御発振器のバイポーラトランジスタのコレクタ電圧の変化により周波数変動現象が発生する場合であっても、電圧制御発振器の周波数制御電圧端子の電圧は電圧制御発振器の出力から分周された高周波信号と予め設定した基準高周波信号とを差分した信号を位相同期されたループフィルタを介して制御されるため、発振周波数は周波数変動現象の影響を受けることなく、一定の値に保たれる。 In addition, even when a frequency fluctuation phenomenon occurs due to a change in the collector voltage of the bipolar transistor of the voltage controlled oscillator, the voltage of the frequency controlled voltage terminal of the voltage controlled oscillator is a high-frequency signal divided from the output of the voltage controlled oscillator. Since a signal obtained by subtracting a preset reference high-frequency signal is controlled via a phase-synchronized loop filter, the oscillation frequency is maintained at a constant value without being affected by the frequency fluctuation phenomenon.
なお、電圧制御発振器において、トランジスタはバイポーラトランジスタを用いた場合について説明したが、電界効果トランジスタを用いても同様の作用及び効果が得られる。 In the voltage controlled oscillator, the case where a bipolar transistor is used has been described. However, the same operation and effect can be obtained even when a field effect transistor is used.
1 電圧制御発振器
1b 周波数制御電圧入力端子、1c 電圧入力端子
2 分周器
3 位相比較器
4 基準高周波信号源
5 ループフィルタ
6 増幅器
7 高調波抑圧フィルタ
8 出力端子
9、109、209 電圧制御回路
13 バイポーラトランジスタ
91 基準電圧
93 サーミスタ
291 温度センサ回路
292 ROM
293 演算回路
294 D/A変換回路
295 電圧オフセット回路
DESCRIPTION OF
293 Arithmetic circuit 294 D /
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