JPH0376316A - 特に位相同期ループのための電圧制御可変発振器 - Google Patents
特に位相同期ループのための電圧制御可変発振器Info
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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
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
- H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
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- H03B5/124—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance
- H03B5/1243—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance the means comprising voltage variable capacitance diodes
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- H03B2200/0062—Bias and operating point
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、特に位相同期ループのための電圧制御可変
発振器に関するものである。
発振器に関するものである。
公知のように、電圧制御光振器（Ｖ ＣＯ＞は、その周
波数が外部から印加された電圧の変化に従って変化する
発振器である。前記可変発振器は、位相同期ループ（Ｐ
Ｌ Ｌ）において、たとえばビデオ媒体周波数への変
換のために、広範囲にわたって使用されている。特定的
には、中央の周波数が３８．９メガヘルツであり変化め
間隔が±５００キロヘルツである集積化可能な可変発振
器が、この応用に現在必要とされている。この発振器は
、さらに温度およびプロセスのパラメータが変化すると
きに周波数およびピークからピークへの値に関して可能
な限り安定していなければならない信号を与えることが
、必要とされる。
波数が外部から印加された電圧の変化に従って変化する
発振器である。前記可変発振器は、位相同期ループ（Ｐ
Ｌ Ｌ）において、たとえばビデオ媒体周波数への変
換のために、広範囲にわたって使用されている。特定的
には、中央の周波数が３８．９メガヘルツであり変化め
間隔が±５００キロヘルツである集積化可能な可変発振
器が、この応用に現在必要とされている。この発振器は
、さらに温度およびプロセスのパラメータが変化すると
きに周波数およびピークからピークへの値に関して可能
な限り安定していなければならない信号を与えることが
、必要とされる。
動作周波数の可変性を得るために、すべての現在の回路
は、固定されたインダクタンスにより共振するコンデン
サを使用する。公知の解決（第１図において示される）
は、共振回路に並列に接続された電圧制御バラクタを有
する。これらのバラクタは、集積回路の内部または外部
に存在し得るけれども、これらのバラクタの集積化は高
速度の処理における問題を有し、それは−膜内にはそれ
らは都合よく集積化されることができないからである。
は、固定されたインダクタンスにより共振するコンデン
サを使用する。公知の解決（第１図において示される）
は、共振回路に並列に接続された電圧制御バラクタを有
する。これらのバラクタは、集積回路の内部または外部
に存在し得るけれども、これらのバラクタの集積化は高
速度の処理における問題を有し、それは−膜内にはそれ
らは都合よく集積化されることができないからである。
他方では、外部の構成要素の使用は、より複雑でありし
たがっである場合には望ましくないより複雑な応用を、
必然的に伴う。
たがっである場合には望ましくないより複雑な応用を、
必然的に伴う。
もう１つの公知の解決は、集積回路内に臀られる電流制
御の飽和コンデンサの使用を、与える（第２図を見られ
たい）。この解決に従って、電流Ｉを変化させることに
より、トランジスタのコレクタ接合に直接にバイアスを
かけ、したがってトランジスタそれ自体の等価な容量を
変調することが、可能である。しかしながら、この解決
は、容易に集積化可能であるにもかかわらず、ピークか
らピークへの出力の値が動作周波数に依存し、出力の周
波数がプロセスパラメータに（たとえば逆の走行時間に
）依存し、かつ出力の特性が温度に（トランジスタの飽
和特性を介して）依存するという事実に関連した多数の
不利益を有する。
御の飽和コンデンサの使用を、与える（第２図を見られ
たい）。この解決に従って、電流Ｉを変化させることに
より、トランジスタのコレクタ接合に直接にバイアスを
かけ、したがってトランジスタそれ自体の等価な容量を
変調することが、可能である。しかしながら、この解決
は、容易に集積化可能であるにもかかわらず、ピークか
らピークへの出力の値が動作周波数に依存し、出力の周
波数がプロセスパラメータに（たとえば逆の走行時間に
）依存し、かつ出力の特性が温度に（トランジスタの飽
和特性を介して）依存するという事実に関連した多数の
不利益を有する。
この状況を与えられて、この発明の目的は、この技術の
状態の不利益を解決することが可能な、特に位相同期ル
ープのための電圧制御可変発振器を、提供することであ
る。この目的の範囲内で、この発明の特定的な目的は、
温度およびプロセスパラメータが変化するときに周波数
およびピークからピークへの値に関して安定している信
号を与えることができる可変発振器を、提供することで
ある。
状態の不利益を解決することが可能な、特に位相同期ル
ープのための電圧制御可変発振器を、提供することであ
る。この目的の範囲内で、この発明の特定的な目的は、
温度およびプロセスパラメータが変化するときに周波数
およびピークからピークへの値に関して安定している信
号を与えることができる可変発振器を、提供することで
ある。
この発明の重要な目的は、容易に集積化されることがで
きる可変発振器を、提供することである。
きる可変発振器を、提供することである。
この狙い、述べられた目的および下に明らかになるであ
ろう他のことは、前掲の特許請求の範囲において規定さ
れるような、特に位相同期ループのための電圧制御可変
発振器により、達成される。
ろう他のことは、前掲の特許請求の範囲において規定さ
れるような、特に位相同期ループのための電圧制御可変
発振器により、達成される。
この発明の特徴および利点は、添付の図面においてただ
非制限的な例のためだけに例示された、好ましい実施例
の説明から明らかになるであろう。
非制限的な例のためだけに例示された、好ましい実施例
の説明から明らかになるであろう。
第３図を参照すると、ＬおよびＣは、外部のノ（振回路
を構成するコイルおよびコンデンサをそれぞれに示し、
その共振回路はＶＴ ｓ ｉ ｎ （ｗｔ）に等しい端
子の電圧を有する。
を構成するコイルおよびコンデンサをそれぞれに示し、
その共振回路はＶＴ ｓ ｉ ｎ （ｗｔ）に等しい端
子の電圧を有する。
外部の共振回路を駆動するために提供された集積回路は
、１対のトランジスタＴ、およびＴ４を含む差動の段階
を含み、そのコレクタは、それぞれの抵抗器Ｒによって
、電源ＶＣＣに接続される。
、１対のトランジスタＴ、およびＴ４を含む差動の段階
を含み、そのコレクタは、それぞれの抵抗器Ｒによって
、電源ＶＣＣに接続される。
２つのトランジスタＴ、およびＴ、のコレクタは、さら
に外部の共振回路への接続のために、２つの出力バンブ
コンタクトに、接続される。２つのフィードバック回路
があり、それらは、それぞれトランジスタＴ、およびダ
イオードＤ１により形成されたものおよびそれぞれにト
ランジスタＴ２およびダイオードＤ２により形成された
ものであり、トランジスタＴ、またはＴ４の一方のコレ
クタおよび他方のトランジスタＴ４またはＴ、のベース
の間に介装される。フィードバック回路Ｔ１、Ｄ１およ
びＴ２、Ｄ２は、トランジスタＴ、およびＴ４のコレク
タがそれぞれのベースの電圧より下に決して降下せず、
またしたがってこれらのトランジスタが決して飽和しな
いことを、確実にする。
に外部の共振回路への接続のために、２つの出力バンブ
コンタクトに、接続される。２つのフィードバック回路
があり、それらは、それぞれトランジスタＴ、およびダ
イオードＤ１により形成されたものおよびそれぞれにト
ランジスタＴ２およびダイオードＤ２により形成された
ものであり、トランジスタＴ、またはＴ４の一方のコレ
クタおよび他方のトランジスタＴ４またはＴ、のベース
の間に介装される。フィードバック回路Ｔ１、Ｄ１およ
びＴ２、Ｄ２は、トランジスタＴ、およびＴ４のコレク
タがそれぞれのベースの電圧より下に決して降下せず、
またしたがってこれらのトランジスタが決して飽和しな
いことを、確実にする。
この回路は、トランジスタＴ、およびＴ４の接続された
エミッタに接続された電流発生器！０と、トランジスタ
Ｔ、およびＴ４のベースに接続された電流発生器Ｉとに
より、完全にされる。２つのコンデンサＣ８は、さらに
トランジスタＴ、およびＴ４のコレクタに一方の端子が
接続される。この発明に従って、２つの出力端子の間に
起こる（したがって外部の共振回路の端子を介して起こ
る）電位差の分数Ｋが、コンデンサＣ５の２つの端子の
他方に、与えられる。
エミッタに接続された電流発生器！０と、トランジスタ
Ｔ、およびＴ４のベースに接続された電流発生器Ｉとに
より、完全にされる。２つのコンデンサＣ８は、さらに
トランジスタＴ、およびＴ４のコレクタに一方の端子が
接続される。この発明に従って、２つの出力端子の間に
起こる（したがって外部の共振回路の端子を介して起こ
る）電位差の分数Ｋが、コンデンサＣ５の２つの端子の
他方に、与えられる。
したがって、点ＡおよびＢにおいては、それぞれに、
に等しい。
外部の共振回路ｉ□における電流は、
１Ｔ−ＧＴ −Ｖｖ ｃｏｓ （ｗｔ）だけ与えられ、
そこではｃ丁は、 （１） だけ与えられる負荷インピーダンスである。
そこではｃ丁は、 （１） だけ与えられる負荷インピーダンスである。
もしｖｘがＴ、のコレクタに接続されたコンデンサＣ３
の端子上の電圧であれば、図から直ちに、であることが
わかる。
の端子上の電圧であれば、図から直ちに、であることが
わかる。
コンデンサのための電流は、
に等しい電圧があり、しかるに点りおよびＥにおいては
、電圧はそれぞれに、 だけ与えられるので、Ｃｓにおける電流は、（４） である。
、電圧はそれぞれに、 だけ与えられるので、Ｃｓにおける電流は、（４） である。
発振器の差動が平衡を保たれるときは、以下のことが正
しくなければならない、 ｉｘ ＝ ｉＴ （５）
および ＶＴｓ ｉｎ （ｗｔ）＝Ｏ（６）。
しくなければならない、 ｉｘ ＝ ｉＴ （５）
および ＶＴｓ ｉｎ （ｗｔ）＝Ｏ（６）。
（５）において（１）および（４）を置き換えすること
によって、以下のことが得られる、（６）からｃｏｓ
（ｗｔ）＝１であり、簡単にされることができる。
によって、以下のことが得られる、（６）からｃｏｓ
（ｗｔ）＝１であり、簡単にされることができる。
Ｗに関して解くことにより、以下のことが得られ、
かつ結果としてＫを変化させることにより、発振器の動
作周波数を変化させることができる。
作周波数を変化させることができる。
もし、たとえばＬ−３６０，７７ナノヘンリ、Ｃ−４５
ピコフアラドおよびＣ，−２，８６４ピコフアラドを選
択すれば、発振周波数は、−１および１の間に変化でき
るＫのために、３８．３メガヘルツおよび３９．５メガ
ヘルツの間に含まれる値をとる。
ピコフアラドおよびＣ，−２，８６４ピコフアラドを選
択すれば、発振周波数は、−１および１の間に変化でき
るＫのために、３８．３メガヘルツおよび３９．５メガ
ヘルツの間に含まれる値をとる。
ファクタには、線形乗算器によって得ることができ、た
とえばギルバート（Ｇｉｌｂｅｒｔ）乗算器として与え
られる。ギルバート乗算器による完全な解決は、こうし
て第４図において示され、そこでは第３図において既に
示された図のほかに、線形乗算器を実際に構成するブロ
ック１（それはよく知られているので詳細においては描
かれず、実質的にはギルバート乗算器３と、実際の乗算
器３および点ＡならびにＢの間に介装される電圧／電流
変換器４とを含む）およびバイアス電流調製ブロック２
を、同定することが可能である。第４図において、ｖｃ
は外部の発振周波数制御電圧を、示す。
とえばギルバート（Ｇｉｌｂｅｒｔ）乗算器として与え
られる。ギルバート乗算器による完全な解決は、こうし
て第４図において示され、そこでは第３図において既に
示された図のほかに、線形乗算器を実際に構成するブロ
ック１（それはよく知られているので詳細においては描
かれず、実質的にはギルバート乗算器３と、実際の乗算
器３および点ＡならびにＢの間に介装される電圧／電流
変換器４とを含む）およびバイアス電流調製ブロック２
を、同定することが可能である。第４図において、ｖｃ
は外部の発振周波数制御電圧を、示す。
実質的にトランジスタＴ、およびＴＧにより形成された
差動の段階により構成され、そのトランジスタはエミッ
タ抵抗器を有しかつそれらのベース上に基準電圧Ｖｒｅ
Ｆおよび外部の制御電圧ＶＣをそれぞれに受ける、ブロ
ック２が、発振定数のピークからピークへの値を保つた
めに、有利に設けられる。（２）かられかるように、負
荷インピーダンスＧ、は、実際は周波数に依存し、より
正確には負荷インピーダンスＧＴの絶対値は動作周波数
が減じるにつれて減じる。発振器の差動のバイアス電流
Ｉ０を増加させることにより、そのトランスコンダクタ
ンス利得はこうして増加され、そのため回路の全体のル
ープ利得は、実質的に定数に保たれる。
差動の段階により構成され、そのトランジスタはエミッ
タ抵抗器を有しかつそれらのベース上に基準電圧Ｖｒｅ
Ｆおよび外部の制御電圧ＶＣをそれぞれに受ける、ブロ
ック２が、発振定数のピークからピークへの値を保つた
めに、有利に設けられる。（２）かられかるように、負
荷インピーダンスＧ、は、実際は周波数に依存し、より
正確には負荷インピーダンスＧＴの絶対値は動作周波数
が減じるにつれて減じる。発振器の差動のバイアス電流
Ｉ０を増加させることにより、そのトランスコンダクタ
ンス利得はこうして増加され、そのため回路の全体のル
ープ利得は、実質的に定数に保たれる。
前の説明かられかるように、この発明は提案された狙い
および目的を達成する。実際には、可変発振器（ＶＣＯ
）が与えられ、それは、容易に集積化されることができ
（Ｃ，のために必要とされる容量の値は、集積化された
コンデンサにより得られることができるものと広く一致
する）、かつ広範囲にわたってプロセスパラメータの変
化および温度の変化から独立している。
および目的を達成する。実際には、可変発振器（ＶＣＯ
）が与えられ、それは、容易に集積化されることができ
（Ｃ，のために必要とされる容量の値は、集積化された
コンデンサにより得られることができるものと広く一致
する）、かつ広範囲にわたってプロセスパラメータの変
化および温度の変化から独立している。
（８）かられかるように、セット周波数は、実際はただ
外部の構成要素（ＬおよびＣ）、集積化されたコンデン
サＣｓ （それには良好な精密さを与えることができ
る）およびファクタにだけに依存し、それは線形乗算器
によってセットされるので十分に制御することができる
。
外部の構成要素（ＬおよびＣ）、集積化されたコンデン
サＣｓ （それには良好な精密さを与えることができ
る）およびファクタにだけに依存し、それは線形乗算器
によってセットされるので十分に制御することができる
。
製造方法の広がりへの感度における減少に寄与する回路
の極度の対称もまた、強調される。さらに、差動の段階
のトランジスタＴ、およびＴ４が飽和することを妨げる
フィードバック回路Ｔ４、Ｄ、およびＴ２、Ｄ２によっ
て、可能な浮遊容量は減じられ、したがってプロセスパ
ラメータに、より大きい不感度を与える。
の極度の対称もまた、強調される。さらに、差動の段階
のトランジスタＴ、およびＴ４が飽和することを妨げる
フィードバック回路Ｔ４、Ｄ、およびＴ２、Ｄ２によっ
て、可能な浮遊容量は減じられ、したがってプロセスパ
ラメータに、より大きい不感度を与える。
上に示された例示する値を使用して、コンピュータシミ
ュレーションは出力の正弦はミル当り５より少ない歪み
をＨすることを示している。温度の感度は、以下の大き
さのオーダである。
ュレーションは出力の正弦はミル当り５より少ない歪み
をＨすることを示している。温度の感度は、以下の大き
さのオーダである。
（１００万当りの部）
コンデンサＣｓの間の１０％の広がりすら動作周波数に
おけるきわめて適度の変化を起こすことが、認められて
いる。
おけるきわめて適度の変化を起こすことが、認められて
いる。
相対感度は、以下の大きさのオーダである。
この発明は、さらに概念的に簡単でかつ高度に信頼性が
ある。
ある。
このように表現されたこの発明は、この発明概念の範囲
内の多数の修正および変形が可能である。
内の多数の修正および変形が可能である。
すべての詳細は、さらに他の技術的に均等のものと置換
されることができる。
されることができる。
いずれかの請求項において述べられた技術的な特徴に参
照符号が続くところでは、それらの参照符号は請求項の
明瞭さを増やす唯一の目的のために含まれており、かつ
したがってそれらの参照符号はそのような参照符号によ
る例によって同定された各エレメントの範囲へのいかな
る限定する効果も有さない。
照符号が続くところでは、それらの参照符号は請求項の
明瞭さを増やす唯一の目的のために含まれており、かつ
したがってそれらの参照符号はそのような参照符号によ
る例によって同定された各エレメントの範囲へのいかな
る限定する効果も有さない。
第１図は、公知の解決の電気図である。
第２図は、もう１つの公知の解決の電気図である。
第３図は、この発明に従った回路の一部分の電気図であ
る。 第４図は、この発明に従った発振器の完全な電気図であ
る。 図において、ＣおよびＣｓはコンデンサ、ＤＩおよびＤ
２はダイオード、■および■。は電流発生器、Ｌはコイ
ル、Ｒは抵抗器、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５および
Ｔ６はトランジスタ、Ｖｃは制御電圧、Ｖｒｅｆは基準
電圧である。
る。 第４図は、この発明に従った発振器の完全な電気図であ
る。 図において、ＣおよびＣｓはコンデンサ、ＤＩおよびＤ
２はダイオード、■および■。は電流発生器、Ｌはコイ
ル、Ｒは抵抗器、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５および
Ｔ６はトランジスタ、Ｖｃは制御電圧、Ｖｒｅｆは基準
電圧である。
Claims (6)
- （１）特に位相同期ループのための電圧制御可変発振器
であって、共振回路（ＬＣ）への接続に適した出力端子
を規定するコレクタ端子を有する１対のトランジスタ（
Ｔ＿３およびＴ＿４）により形成された差動の段階を含
み、前記出力端子の少なくとも１つに接続されかつ前記
共振回路にわたって存在する端子の電圧に比例する電圧
を発生するために適した電圧発生器と、その端子の一方
が前記出力端子の一方に接続されかつその他方の端子が
前記電圧発生器に接続されるコンデンサとを含むことを
特徴とする、発振器。 - （２）前記電圧発生器はギルバート（Ｇｉｌｂｅｒｔ）
乗算器（３）により構成されることを特徴とする、請求
項１に記載の発振器。 - （３）１対のコンデンサ（Ｃ＿ｓ）を含み、それらの各
々は一方の端子がそれぞれの出力端子に接続され、かつ
他方の端子が前記ギルバート乗算器の出力に接続される
ことを特徴とする、請求項１に記載の発振器。 - （４）前記差動の段階の前記トランジスタ （Ｔ＿３またはＴ＿４）の一方のコレクタ端子および他
方のトランジスタ（Ｔ＿４またはＴ＿３）のベース端子
の間に介装される１対のフィードバック回路（Ｔ＿１、
Ｄ＿１およびＴ＿２、Ｄ＿２）を含むことを特徴とする
、請求項１に記載の発振器。 - （５）前記差動の段階の前記トランジスタ （Ｔ＿３およびＴ＿４）のエミッタ端子に接続されて、
前記差動の段階のバイアス電流を共振回路の動作周波数
が変化するにつれて変化させるための、可変電流発生器
（２）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発振
器。 - （６）前記可変電流発生器（２）は、入力において基準
電圧（Ｖ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）および発振器の制御電圧（Ｖ＿
ｃ）を有する差動の段階を含むことを特徴とする、請求
項５に記載の発振器。
Applications Claiming Priority (2)
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