(57)【要約】【課題】発振周波数に応じて最適な発振信号を出力する。【解決手段】電圧制御型電流源５８は、発振器駆動電流３０８と発振器等価電流３２６を出力する。信号発振回路６０は、第１源発振信号３１０と第２源発振信号３１２を出力する。差動増幅器５２は、第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６を出力する。第１スイッチ回路６２と第２スイッチ回路６４は、第１電流発振信号３２０と第２電流発振信号３２２をそれぞれ出力する。第１電流値変換増幅回路６６は、第１電流発振信号３２０の値を変換し、第２電流値変換増幅回路６８は、第２電流発振信号３２２の値を変換し、最終的に出力電流となる。加算器５６は、発振器等価電流３２６と変換用等価電流３２８を加算した差動増幅器駆動電流３２４を差動増幅器５２に出力する。【選択図】図１
2006121752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の発振信号を差動信号として出力する差動型の発振信号生成回路と、
前記差動信号として出力した発振信号を差動増幅する差動増幅器と、
前記差動増幅した発振信号の電圧を電流に変換して増幅する変換増幅回路と、
前記変換増幅回路の変換特性を設定する設定回路と、
前記設定回路の設定内容に応じて、前記差動増幅器の動作特性を調整する出力依存型調整回路と、
を含むことを特徴とする発振回路。
【請求項２】
前記設定回路において、前記発振信号の電圧を電流に変換するための電流を大きく設定した場合、前記出力依存型調整回路は、前記差動増幅器の動作速度を高めることを特徴とする請求項１に記載の発振回路。
【請求項３】
前記設定回路は、前記発振信号の電圧を電流に変換するための電流と、当該電流と比例関係を有する等価電流とを出力し、
前記出力依存型調整回路は、等価電流を前記差動増幅器に流して、前記差動増幅器を動作させることを特徴とする請求項１に記載の発振回路。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の発振回路を備えることを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の発振回路を備えることを特徴とする無線送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発振回路に関する。特に発振周波数の変更が可能な発振回路およびそれを利用した情報記録再生装置、無線送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧制御型の発振回路は、例えば、光ピックアップやＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）に使用され、一般に印加される制御電圧に応じて発振周波数を変化させて設定し、当該発振周波数の信号を発振出力する。従来技術における電圧制御発振器の一例は、反転アンプ、第１の充放電回路、第２の充放電回路を一巡するように接続している。この構成において、反転アンプからの反転電圧信号の位相は、第１の充放電回路と第２の充放電回路で段階的に遅れ、さらに、第２の充放電回路の出力が再び反転アンプに入力される。一巡した反転電圧信号の位相は当初の位相と再び同一になるため、電圧制御発振器は以上の処理の繰返しによって継続して発振可能となる。なお、電圧制御発振器の発振周波数は、主に第１の充放電回路と第２の充放電回路における充放電電流の大きさに応じて決定され、さらに充放電電流の大きさは、充放電電流よりも大きな電流値レベルであって、かつ制御が容易な制御電流によって制御される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−３７５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の技術においては、充放電電流が非常に小さくても、制御は制御電流によってなされるため、制御のための電流値レベルの安定化によって、低い発振周波数においても安定して発振可能である。一方、一般的に高い発振周波数においては、さらに以下の課題の検討が必要である。高い発振周波数の発振信号を発振し、さらに当該発振信号を電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によって増幅する場合（以下、このＦＥＴを「増幅用ＦＥＴ」という）、増幅用ＦＥＴに流す電流が小さければ、増幅用ＦＥＴの動作速度が遅くなるため、その結果、発振信号は十分に増幅されなくなる。しかし、高い発振周波数の発振信号を十分に増幅するために、増幅用ＦＥＴに流す電流を大きくすれば、高い発振周波数のかわりに低い発振周波数の発振信号を増幅させる場合において、必要以上の電力が消費される。
【０００４】
一方、発振回路をＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ‐Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）等に内蔵して提供する提供者にとっては、量産効果を得るために、当該ＬＳＩは汎用的に使用できる方が望ましい。また、ＬＳＩを装置等に組み込む使用者は、装置の中で設定する発振周波数において、十分な振幅の信号出力を必要とし、低い消費電力での動作を望む。そのために発振回路には、広い発振周波数の範囲で信号出力や消費電力などの特性を適正にすることが望まれる。特に、使用者が発振回路を所定の装置内に適用し、当該装置の使用中に、所定の設定に応じて発振周波数が変化する場合、それぞれの発振周波数に対して信号出力や消費電力についての所定の要件を満たす必要がある。
【０００５】
本発明者はこうした状況を認識して、本発明をなしたものであり、その目的は発振周波数に応じて、発振信号の特性を良好にし、消費電力を低くした発振回路およびそれを利用した情報記録再生装置、無線送信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、発振回路である。この発振回路は、発振信号の発振周波数を設定可能であり、発振周波数が設定された発振信号を差動信号として出力する差動型の発振信号生成回路と、差動信号として出力した発振信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅した発振信号の電圧を電流に変換して増幅する変換増幅回路と、差動型の発振信号生成回路の設定内容に応じて、差動増幅器の動作特性を調整する周波数依存型調整回路とを含む。
【０００７】
「差動増幅器」における増幅率は、回路に応じて適宜設定されればよく、例えば、増幅率が「１」より大きい場合、増幅率が「１」の場合、増幅率が「１」より小さい場合も含むものとする。
「設定内容」は、発振周波数に関する設定を示すが、当該設定は、電流値や電圧値あるいはその他の信号にもとづいてなされるものとする。
【０００８】
差動型の発振信号生成回路において、発振信号の発振周波数を高く設定した場合、周波数依存型調整回路は、差動増幅器の動作速度を高めてもよい。
「高く設定」は、電圧値や電流値の大きさ、あるいは所定の信号に応じてなされるが、最終的に発振周波数が高くなればよいものとする。
【０００９】
以上の発振回路により、発振信号の発振周波数に応じて差動増幅器の動作特性を調整可能であるため、発振周波数が高くなれば差動増幅器はより高速に動作して、高い発振周波数の発振信号を出力可能になる。さらに、差動型の信号を処理しているため、高い発振周波数においても信号のひずみ成分が相殺され、信号のひずみ成分が低減される。
差動型の発振信号生成回路は、差動型のリング発振器と、差動型のリング発振器に対して、設定内容に従った駆動電流を流す駆動回路を含み、周波数依存型調整回路は、駆動電流に応じた電流を差動増幅器に流して、差動増幅器を動作させてもよい。
【００１０】
本発明の別の態様も、発振回路である。この発振回路は、所定の発振信号を差動信号として出力する差動型の発振信号生成回路と、差動信号として出力した発振信号を差動増幅する差動増幅器と、差動増幅した発振信号の電圧を電流に変換して増幅する変換増幅回路と、変換増幅回路の変換特性を設定する設定回路と、設定回路の設定内容に応じて、差動増幅器の動作特性を調整する出力依存型調整回路とを含む。
【００１１】
設定回路において、発振信号の電圧を電流に変換するための電流を大きく設定した場合、出力依存型調整回路は、差動増幅器の動作速度を高めてもよい。
以上の発振回路により、発振信号の電圧を電流に変換するための設定に応じて、差動増幅器の動作特性を調整可能であるため、例えば、差動増幅器の高速動作によって、発振信号の電流を大きくして出力可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発振周波数に応じて、発振信号の特性を良好にし、消費電力を低くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施の形態１）
実施の形態１は、製造者が汎用性を目的として、広い範囲の発振周波数の発振信号を発振できるように製造し、また使用者が所定の発振周波数に設定して所定の装置に組み込むことを前提にした高周波発振回路に関する。本実施の形態における高周波発振回路は、印加された制御電圧に応じて発振信号の発振周波数を変化させる。例えば制御電圧が高ければ発振周波数を高くし、制御電圧が低ければ発振周波数を低くする。また、発振信号の電圧の振幅は増幅用ＦＥＴによって十分に増幅され、さらに増幅された発振信号の電圧は電流に変換される。特に本実施の形態における高周波発振回路は、制御電圧を高く設定すれば、増幅用ＦＥＴに流す電流を増加させるため、発振周波数が高い場合に増幅用ＦＥＴを高速動作できる。一方、発振周波数が低い場合には、増幅用ＦＥＴに流す電流を少なくできるため、消費電力を低減できる。
【００１４】
図１は、実施の形態１に係る高周波発振回路１００を示す。高周波発振回路１００は、電圧制御型発振回路５０、差動増幅器５２、変換増幅回路５４、加算器５６を含み、電圧制御型発振回路５０は、電圧制御型電流源５８、信号発振回路６０を含み、変換増幅回路５４は、第１スイッチ回路６２、第２スイッチ回路６４、第１電流値変換増幅回路６６、第２電流値変換増幅回路６８、定電流源７０を含む。また信号として、制御電圧３０６、発振器駆動電流３０８、第１源発振信号３１０、第２源発振信号３１２、第１増幅発振信号３１４、第２増幅発振信号３１６、変換用定電流３１８、第１電流発振信号３２０、第２電流発振信号３２２、差動増幅器駆動電流３２４、発振器等価電流３２６、変換用等価電流３２８を含む。
【００１５】
電圧制御型電流源５８は、制御電圧３０６を印加し、制御電圧３０６の大きさに応じた発振器駆動電流３０８と発振器等価電流３２６を流す。ここでは、発振器駆動電流３０８と発振器等価電流３２６の大きさは比例関係を有し、両者は制御電圧３０６の増加に従って大きくなる。
【００１６】
信号発振回路６０は、発振器駆動電流３０８の大きさに応じた発振周波数の第１源発振信号３１０と第２源発振信号３１２を出力する。具体的には、発振器駆動電流３０８が大きくなれば、発振周波数が高く設定される。第１源発振信号３１０や第２源発振信号３１２は、例えば、正弦波のように最大値と最小値を一定期間で繰返し出現させるが、後述する差動増幅器５２での差動増幅処理を可能にするために、バランス信号を構成する。なお、「バランス信号」は差動信号を示し、一方、「アンバランス信号」はグランド等を基準にした通常の信号を示すものとする。
【００１７】
差動増幅器５２は、第１源発振信号３１０と第２源発振信号３１２をそれぞれ差動増幅処理し、第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６を出力する。なお、差動増幅処理は、後述の第１スイッチ回路６２や第２スイッチ回路６４におけるドライブ能力の増加を目的として実行される。第１増幅発振信号３１４や第２増幅発振信号３１６は、第１源発振信号３１０や第２源発振信号３１２と同様の波形を有し、バランス信号を構成する。なお、前述の増幅用ＦＥＴは差動増幅器５２に含まれる。
【００１８】
定電流源７０は、第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６の電圧を電流に変換するための変換用定電流３１８を供給する。ここで変換用定電流３１８は一定値に規定されており、さらに変換用定電流３１８と比例関係を有する変換用等価電流３２８も出力される。
【００１９】
第１スイッチ回路６２は、第１増幅発振信号３１４を第１電流発振信号３２０に変換する。ここでは、第１増幅発振信号３１４の値が大きければ第１電流発振信号３２０の値が変換用定電流３１８の値に近くなり、また第１増幅発振信号３１４の値が小さければ第１電流発振信号３２０の値がより小さくなる。第２スイッチ回路６４も第１スイッチ回路６２と同様に動作し、第２増幅発振信号３１６を第２電流発振信号３２２に変換する。
【００２０】
第１電流値変換増幅回路６６は、第１電流発振信号３２０の値を変換し、第２電流値変換増幅回路６８は、第２電流発振信号３２２の値を変換する。ここでは、変換された第１電流発振信号３２０がソース電流に、変換された第２電流発振信号３２２の値がシンク電流に対応し、第１スイッチ回路６２と第２スイッチ回路６４における切替にもとづいて、シンク電流とソース電流が切替えられた出力電流になる。ここで、「出力電流」は、「シンク電流」と「ソース電流」を含むものとする。
【００２１】
加算器５６は、発振器等価電流３２６と変換用等価電流３２８を加えた差動増幅器駆動電流３２４を差動増幅器５２に流す。差動増幅器駆動電流３２４が大きくなれば、差動増幅器５２の動作が高速になる。すなわち、第１源発振信号３１０と第２源発振信号３１２がより高い発振周波数で変動しても、差動増幅器駆動電流３２４が大きくなるため、差動増幅器５２の動作もより高い発振周波数に追従でき、第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６の振幅がより大きくなる。
【００２２】
さらに、詳細については実施の形態２において後述するが、差動増幅器駆動電流３２４には変換用等価電流３２８も加えられているため、さらに第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６の振幅が大きくなっても、変換用定電流３１８の値にかかわらず、第１電流発振信号３２０と第２電流発振信号３２２の振幅も大きくなる。
【００２３】
図２は、差動増幅器５２の出力信号として、第１増幅発振信号３１４の時間変化を示す。図中の実線は、差動増幅器駆動電流３２４が十分大きい場合を示し、図中の点線は、差動増幅器駆動電流３２４が小さい場合を示す。差動増幅器駆動電流３２４が大きければ、差動増幅器５２の動作は高い発振周波数の第１源発振信号３１０の変動に十分追従できるため、第１増幅発振信号３１４の振幅も大きくなる。一方、差動増幅器駆動電流３２４が小さければ、差動増幅器５２の動作が第１源発振信号３１０の変動に十分追従できないため、第１増幅発振信号３１４の振幅がより小さくなる。なお、第２増幅発振信号３１６についても同様である。
【００２４】
図３は、変換増幅回路５４で電圧から変換された出力電流を示す。図中の実線は、第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６の振幅が大きい場合を示し、図中の点線は、第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６の振幅が小さい場合を示す。第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６の振幅が小さい場合とは、例えば、差動増幅器駆動電流３２４に変換用等価電流３２８を加算していない場合を想定する。第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６の振幅が大きければ、第１スイッチ回路６２と第２スイッチ回路６４のスイッチングが高速になり、十分に第１電流発振信号３２０と第２電流発振信号３２２に変換できるため、結果として、変換増幅回路５４で変換される出力電流の振幅も大きくなる。一方、第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６の振幅が小さければ、十分に第１電流発振信号３２０と第２電流発振信号３２２に変換できないため、結果として、変換増幅回路５４で変換される出力電流の振幅が小さくなる。
【００２５】
ここで、「出力電流の振幅」は、例えば、シンク電流とソース電流の大きさの最大値の和、シンク電流の大きさの最大値、ソース電流の大きさの最大値などによって規定されるが、ここではこれらを明示的に区別しないものとする。
【００２６】
本実施の形態による高周波発振回路１００の構成において、電圧制御型発振回路５０、差動増幅器５２は差動処理にもとづき電圧のバランス信号を伝送し、当該バランス信号を最終的に変換増幅回路５４で電流のアンバランス信号に変換している。このような構成によるバランス信号間においては、信号のひずみ成分も相殺されるため、信号のひずみ成分が低減され、その結果、電磁妨害（ＥＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の高調波成分が低減される。そのため、高周波発振回路１００は、高調波成分が不要に含まれない信号を出力できる。
【００２７】
以上の構成による高周波発振回路１００の動作は、以下のとおりである。制御電圧３０６を大きくすると、電圧制御型電流源５８が流す発振器駆動電流３０８と発振器等価電流３２６も大きくなる。信号発振回路６０は、発振器駆動電流３０８が大きくなればより高い発振周波数の第１源発振信号３１０と第２源発振信号３１２を出力する。また、発振器等価電流３２６が大きくなれば、加算器５６から流れる差動増幅器駆動電流３２４も大きくなる。差動増幅器駆動電流３２４が大きくなれば、差動増幅器５２はより高い発振周波数の第１源発振信号３１０と第２源発振信号３１２を十分大きい振幅の第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６にそれぞれ増幅する。
【００２８】
第１スイッチ回路６２と第２スイッチ回路６４は、定電流源７０からの変換用定電流３１８をもとに第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６をそれぞれ第１電流発振信号３２０と第２電流発振信号３２２に変換する。第１電流値変換増幅回路６６と第２電流値変換増幅回路６８は、第１電流発振信号３２０と第２電流発振信号３２２の値をそれぞれ変換し、さらに第１スイッチ回路６２と第２スイッチ回路６４の切替のよって最終的な出力電流になる。なお、制御電圧３０６の大きさに関係なく、定電流源７０からの変換用等価電流３２８が差動増幅器駆動電流３２４に加えられて差動増幅器５２に流されているため、第１スイッチ回路６２と第２スイッチ回路６４において変換された第１電流発振信号３２０と第２電流発振信号３２２の振幅がより変換用定電流３１８の値に近くなる。
【００２９】
本実施の形態によれば、発振信号の発振周波数に応じた電流を増幅器に流すため、発振周波数が高い場合には、出力電流の振幅を大きくでき、また発振周波数が低い場合には、低消費電力の動作を実現できる。これに加えて、発振信号の電圧を電流に変換するために使用する電流に比例した電流を増幅器に流すため、増幅器におけるスイッチング特性がより高速になり、発振信号をより大きい振幅の電圧に増幅できるため、出力電流の振幅を大きくできる。
【００３０】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１と同様の高周波発振回路であるが、実施の形態１では高周波発振回路を機能ブロックによって説明したが、実施の形態２では、高周波発振回路をＦＥＴ等の回路配置によって説明する。
【００３１】
図４は、実施の形態２に係る高周波発振回路１００を示す。なお、図中において、図１における機能ブロックおよび信号と同一のものは、同一の符号で示す。
可変電流源７２は、制御電圧３０６に応じて変化する電流を流す。トランジスタＴｒ１からトランジスタＴｒ３はカレントミラー回路を構成しており、トランジスタＴｒ２とトランジスタＴｒ３から発振器等価電流３２６と発振器駆動電流３０８をそれぞれ流す。前述のとおり、発振器駆動電流３０８、発振器等価電流３２６、可変電流源７２からの電流は互いに比例関係を有している。
【００３２】
トランジスタＴｒ４からトランジスタＴｒ９はカレントミラー回路を構成しており、さらにトランジスタＴｒ１０からトランジスタＴｒ１４もカレントミラー回路を構成している。これらのカレントミラー回路によって発振器駆動電流３０８に応じた電流が、それぞれ第１インバータ７４、第２インバータ７６、第３インバータ７８、第４インバータ８０によって構成された差動出力型のリング発振器に流される。つまり、発振器駆動電流３０８が大きくなれば、リング発振器に流される電流が大きくなるため、リング発振器から出力される第１源発振信号３１０と第２源発振信号３１２の発振周波数が高くなる。
【００３３】
トランジスタＴｒ１５からトランジスタＴｒ１８、トランジスタＴｒ２３、トランジスタＴｒ２４は差動増幅器５２を構成しており、第１源発振信号３１０と第２源発振信号３１２がトランジスタＴｒ２３とトランジスタＴｒ２４のゲート端子にそれぞれ印加されて、差動増幅処理される。この差動増幅処理は、実施の形態１と同様に、後述のトランジスタＴｒ３２やトランジスタＴｒ３３におけるドライブ能力を高めることを目的とする。また、トランジスタＴｒ１９からトランジスタＴｒ２２、トランジスタＴｒ２５、トランジスタＴｒ２６も差動増幅器５２を構成しているため、第１源発振信号３１０と第２源発振信号３１２は２段階で増幅され、それぞれ第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６として出力される。また、差動増幅器５２に流される差動増幅器駆動電流３２４については後述する。
【００３４】
トランジスタＴｒ４１とトランジスタＴｒ４０は、カレントミラー回路を構成しており、可変電流源８２からの一定値の変換用定電流３１８、および変換用定電流３１８と比例関係を有する変換用等価電流３２８を流す。
【００３５】
トランジスタＴｒ３２は、ゲート端子に印加される第１増幅発振信号３１４を第１電流発振信号３２０に変換する。ここで、トランジスタＴｒ３２はｎチャネル型であるため、第１増幅発振信号３１４の値が大きくなれば、第１電流発振信号３２０の値も変換用定電流３１８の値に近くなる。トランジスタＴｒ３３は、トランジスタＴｒ３２と同一の動作を行い、第２電流発振信号３２２に変換する。トランジスタＴｒ３４とトランジスタＴｒ３５はカレントミラー回路を構成しており、第１電流発振信号３２０と比例関係を有する第１の出力電流に変換する。また、トランジスタＴｒ３６とトランジスタＴｒ３７、およびトランジスタＴｒ３８とトランジスタＴｒ３９はそれぞれカレントミラー回路を構成しており、第２電流発振信号３２２と比例関係を有する第２の出力電流に変換する。さらに、第１の出力電流と第２の出力電流は、トランジスタＴｒ３２とトランジスタＴｒ３３の切替によって、最終的な出力電流になる。
【００３６】
トランジスタＴｒ２７、トランジスタＴｒ２８、トランジスタＴｒ３０はカレントミラー回路を構成しており、発振器等価電流３２６と比例関係を有する差動増幅器駆動電流３２４がトランジスタＴｒ２８とトランジスタＴｒ３０から流される。前述のとおり、発振器等価電流３２６が大きくなれば、それに応じて差動増幅器駆動電流３２４も大きくなる。
【００３７】
変換用等価電流３２８に比例した電流を差動増幅器駆動電流３２４に加えている理由は、以下の通りである。最終的な出力電流の振幅を大きくするためには、変換用定電流３１８を大きくする必要がある。しかし、トランジスタＴｒ３２およびトランジスタＴｒ３３のゲート−ソース間電圧が低くければ、トランジスタＴｒ３２とトランジスタＴｒ３３のスイッチング動作が遅くなるため、第１電流発振信号３２０と第２電流発振信号３２２の振幅に変換用定電流３１８を効率よく伝えられない。そこで、変換用定電流３１８と一定の関係を有する変換用等価電流３２８を流し、トランジスタＴｒ４１、トランジスタＴｒ３１、トランジスタＴｒ２９で構成されるカレントミラー回路から流される電流を差動増幅器駆動電流３２４に加える。
【００３８】
それによって、差動増幅器５２に流される差動増幅器駆動電流３２４がさらに大きくなるため、差動増幅器５２の動作特性がより高速になる。そのため、第１源発振信号３１０と第２源発振信号３１２の変動に追従できて、第１増幅発振信号３１４の第２増幅発振信号３１６の振幅が十分に大きくなる。その結果、トランジスタＴｒ３２およびトランジスタＴｒ３３のゲート−ソース間電圧の最大値が大きくなるため、トランジスタＴｒ３２とトランジスタＴｒ３３のスイッチング動作が速くなり、最終的な出力電流の振幅に変換用定電流３１８を効率よく伝えられる。
【００３９】
図２は、差動増幅器５２の出力信号として、第１増幅発振信号３１４あるいは第２増幅発振信号３１６の時間変化を示し、図３は、変換増幅回路５４で電圧から変換された出力電流を示すが、実施の形態１と同一であるため、ここではこれらの説明を省略する。
【００４０】
以上の構成による高周波発振回路１００の動作は、以下のとおりである。制御電圧３０６を大きくすると、カレントミラー回路におけるトランジスタＴｒ２が流す発振器等価電流３２６とトランジスタＴｒ３が流す発振器駆動電流３０８が大きくなる。発振器駆動電流３０８が大きくなれば、第１インバータ７４、第２インバータ７６、第３インバータ７８、第４インバータ８０から出力される第１源発振信号３１０と第２源発振信号３１２の発振周波数が高くなる。また、発振器等価電流３２６が大きくなれば、カレントミラー回路におけるトランジスタＴｒ２８とトランジスタＴｒ３０が流す差動増幅器駆動電流３２４も大きくなる。差動増幅器駆動電流３２４が大きくなれば、差動増幅器５２において、より高い発振周波数の第１源発振信号３１０と第２源発振信号３１２を十分大きい振幅の第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６にそれぞれ増幅する。
【００４１】
トランジスタＴｒ３２とトランジスタＴｒ３３は、カレントミラー回路におけるトランジスタＴｒ４０からの変換用定電流３１８をもとに第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６を第１電流発振信号３２０と第２電流発振信号３２２にそれぞれ変換する。カレントミラー回路におけるトランジスタＴｒ３５は第１電流発振信号３２０の値を変換し、また別のカレントミラー回路におけるトランジスタＴｒ３９は第２電流発振信号３２２の値を変換する。変換された電流はトランジスタＴｒ３２とトランジスタＴｒ３３の切替に応じて、最終的な出力電流となる。なお、制御電圧３０６の大きさに関係なく、トランジスタＴｒ３１とトランジスタＴｒ２９によって変換用等価電流３２８が差動増幅器駆動電流３２４に加えられて流されているため、トランジスタＴｒ３２とトランジスタＴｒ３３のゲート−ソース間電圧も高くなり、その結果、第１電流発振信号３２０と第２電流発振信号３２２の振幅が変換用定電流３１８の値により近くなる。
【００４２】
本実施の形態によれば、制御電圧を高くすると、発振信号の発振周波数が高くなると共に、差動増幅器におけるトランジスタが高速に動作するため、出力電流の振幅を大きくでき、一方、発振周波数が低い場合には、トランジスタを低消費電力で動作できる。また、発振信号の電圧を電流に変換するためのトランジスタに使用する電流に比例した電流が、差動増幅器におけるトランジスタに流されるため、差動増幅器におけるトランジスタが高速に動作し、発振信号の増幅が大きくなるため、発振信号の電圧を電流に効率よく変換できる。
【００４３】
（実施の形態３）
実施の形態３は、実施の形態１や２における高周波発振回路を適用した装置あるいはＬＳＩの構成について説明する。
図５（ａ）は、実施の形態３に係る高周波発振回路１００の適用例のうち、光ピックアップ２００の構成を示す。光ピックアップ２００は、高周波発振回路１００、半導体レーザチップ１０２、モニタ用フォトダイオード１０４、受光用フォトダイオード１０８を含む。光ピックアップ２００は、光ディスク装置あるいは光磁気ディスク装置などの情報記録再生装置において、記録媒体であるディスクに対して信号の読み出しあるいは書き込みを行う。
【００４４】
半導体レーザチップ１０２は、後述の高周波発振回路１００から供給される電流に応じてレーザビームを出射する。高周波発振回路１００は、後述のＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１０６からの電圧で示された制御信号にもとづいて半導体レーザチップ１０２に電流を供給する。
【００４５】
光学系１１０は、半導体レーザチップ１０２から出射されるレーザビームを図示しない記録媒体のディスクに光スポットとして照射し、また、ディスクからの反射光を後述の受光用フォトダイオード１０８へ導く。
【００４６】
受光用フォトダイオード１０８は、反射光を電流信号に変換する。さらに当該電流信号は電圧信号に変換される。モニタ用フォトダイオード１０４は、半導体レーザチップ１０２から出射されるレーザビームの一部を電流信号に変換する。なお、ここでレーザビームの一部とは、半導体レーザチップ１０２の光学系１１０が存在しない側から出射されるレーザビームをいう。
【００４７】
ＡＰＣ回路１０６は、モニタ用フォトダイオード１０４が出力する電流信号にもとづいて、半導体レーザチップ１０２からレーザビームが常に一定のパワーで出力されるように、高周波発振回路１００へ制御信号を出力する、すなわち、半導体レーザチップ１０２のフィードバック制御を行う。ここで、ＡＰＣ回路１０６は、以下の理由のために備えられる。光ピックアップ２００が出力する電圧信号レベルを所定のレベルに保つ必要があるが、半導体レーザチップ１０２が出力するレーザビームのパワーは個体差があるとともに温度変化に対して敏感に反応するので、半導体レーザチップ１０２に対して同一の制御を行うだけではレーザビームのパワーが一定にならず、したがって、電圧信号の出力レベルを一定に保つことができない。
【００４８】
一方、高周波発振回路１００は、実施の形態１や２で記載したとおり、高い発振周波数においても出力電流の振幅を大きくできるため、半導体レーザチップ１０２は、安定してレーザビームを出射可能である。
【００４９】
図５（ｂ）は、実施の形態３に係る高周波発振回路１００の適用例のうち、周波数変換回路２０２の構成を示す。周波数変換回路２０２は、高周波発振回路１００、乗算回路１２２、ＢＰＦ（Ｂａｎｄｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）１２４、増幅器１２６を含む。周波数変換回路２０２は、通信装置において、送信すべき信号を伝送するための信号に変換する。より具体的には、無線送信装置において、送信すべきベースバンド信号または当該ベースバンド信号を周波数変換した中間周波数信号を無線周波数信号に周波数変換する。
【００５０】
信号生成部１２０は、送信すべき信号をベースバンド信号として生成し、当該ベースバンド信号を中間周波数に周波数変換する。
高周波発振回路１００は、送信に使用する無線周波数に応じた電圧を入力し、無線周波数の信号を出力する。
【００５１】
乗算回路１２２は、中間周波数の信号を無線周波数の信号によって周波数変換する。さらに、ＢＰＦ１２４は周波数変換によって発生した高調波の影響を低減する。
【００５２】
増幅器１２６は、ＢＰＦ１２４の出力信号を無線伝搬路において送信するために、所定の電力まで増幅する。
ここで、高周波発振回路１００は、実施の形態１や２で記載したとおり、高い発振周波数においても大きい値の電流を出力可能なため、半導体レーザチップ１０２は、無線周波数の信号を安定して出力可能である。
【００５３】
図５（ｃ）は、実施の形態３に係る高周波発振回路１００の適用例のうち、ＰＬＬ２０４の構成を示す。ＰＬＬ２０４は、高周波発振回路１００、位相比較器１５０、ループフィルタ１５２、分周器１５４を含む。
【００５４】
位相比較器１５０は、外部から入力される基準クロック信号と分周器１５４から入力される参照クロック信号との位相および周波数を比較して、その差に比例した直流信号を出力する。ループフィルタ１５２は、入力される信号の高周波成分を除去し、制御電圧を出力する。高周波発振回路１００は、入力される制御電圧に応じた周波数のクロック信号を出力する。ここでは、基準クロック信号の周波数のＮ倍の周波数を有するクロック信号を出力する。出力されたクロック信号は、分周器１５４において１／Ｎに分周され、参照クロック信号として、位相比較器１５０に入力される。
【００５５】
本実施の形態によれば、高い発振周波数においても出力電流の振幅を大きくでき、かつ低い発振周波数において低消費電力の動作を実現できる高周波発振回路をさまざまな装置やＬＳＩにおいて適用可能である。
【００５６】
なお、本発明と実施の形態に係る構成の対応を例示する。「差動型の発振信号生成回路」は、電圧制御型電流源５８の可変電流源７２とカレントミラー回路におけるトランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ３と信号発振回路６０に対応する。「差動増幅器」は、差動増幅器５２に対応する。「変換増幅回路」は、変換増幅回路５４に対応する。「周波数依存型調整回路」は、電圧制御型電流源５８のカレントミラー回路におけるトランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２と加算器５６のカレントミラー回路におけるトランジスタＴｒ２７、トランジスタＴｒ２８、トランジスタＴｒ３０に対応する。「差動型のリング発振器」は、信号発振回路６０における第１インバータ７４、第２インバータ７６、第３インバータ７８、第４インバータ８０に対応する。「駆動回路」は、信号発振回路６０のふたつのカレントミラー回路におけるトランジスタＴｒ４からトランジスタＴｒ１４に対応する。
【００５７】
また、「差動型の発振信号生成回路」は、電圧制御型電流源５８の可変電流源７２とカレントミラー回路におけるトランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ３と信号発振回路６０に対応する。「差動増幅器」は、差動増幅器５２に対応する。「変換増幅回路」は、変換増幅回路５４に対応する。「設定回路」は、定電流源７０に対応する。「出力依存型調整回路」は、定電流源７０と加算器５６のカレントミラー回路におけるトランジスタＴｒ４１、トランジスタＴｒ３１、トランジスタＴｒ２９に対応する。
【００５８】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５９】
実施の形態２において、差動増幅器５２はふたつの差動増幅器によって構成されている。しかし、これに限らず例えば、ひとつの差動増幅器や３個以上の差動増幅器によって構成されてもよい。この変形例によれば、第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６の振幅を変更できる。つまり、差動増幅器５２から出力される第１増幅発振信号３１４と第２増幅発振信号３１６に要求される値に応じた数の差動増幅器が設けられればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施の形態１に係る高周波発振回路を示す図である。
【図２】図１の増幅器の出力信号を示す図である。
【図３】図１の変換増幅回路で電圧から変換された出力電流を示す図である。
【図４】実施の形態２に係る高周波発振回路を示す図である。
【図５】図５（ａ）−（ｃ）は、実施の形態３に係る高周波発振回路の適用例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
５０  電圧制御型発振回路、  ５２  差動増幅器、  ５４  変換増幅回路、  ５６  加算器、  ５８  電圧制御型電流源、  ６０  信号発振回路、  ６２  第１スイッチ回路、  ６４  第２スイッチ回路、  ６６  第１電流値変換増幅回路、  ６８  第２電流値変換増幅回路、  ７０  定電流源、  ７２  可変電流源、  ７４  第１インバータ、  ７６  第２インバータ、  ７８  第３インバータ、  ８０  第４インバータ、  ８２  可変電流源、  １００  高周波発振回路、  ３０６  制御電圧、  ３０８  発振器駆動電流、  ３１０  第１源発振信号、  ３１２  第２源発振信号、  ３１４  第１増幅発振信号、  ３１６  第２増幅発振信号、  ３１８  変換用定電流、  ３２０  第１電流発振信号、  ３２２  第２電流発振信号、  ３２４  差動増幅器駆動電流、  ３２６  発振器等価電流、  ３２８  変換用等価電流、  Ｔｒ１〜Ｔｒ４１  トランジスタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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