(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で応答性をよくし、切り替えられる発振信号の各周波数で同一電圧振幅を得られる電圧制御発振回路を提供する。【解決手段】ＬＣタンク回路１に第１及び第２のキャパシタ群１１，１２を備える、第１及び第２のキャパシタ群１１，１２はそれぞれ２つのキャパシタＣ１，Ｃ２を備える。負性コンダクタンス部２により、ＬＣタンク回路１の共振信号をフィードバックして相互１８０°の位相差を有する２つの発振信号を生成し、２つの出力端ｏｕｔ１，ｏｕｔ２から出力する。電流源３１，３２からなる電流源３から負性コンダクタンス部２を介してＬＣタンク回路１に電流を供給する。制御信号を、ＣＭＯＳスイッチからなる電流源スイッチ４，第１キャパシタスイッチ５及び第２キャパシタスイッチ６に与え、電流源群３から供給する電流とＬＣタンク回路１のキャパシタンスを切り替える。【選択図】図１
2011120036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ複数のキャパシタからなる第１及び第２のキャパシタ群を有するＬＣタンク回路と、前記ＬＣタンク回路の第１及び第２のキャパシタ群の間に接続され上記ＬＣタンク回路の共振信号をフィードバックして相互１８０°の位相差を有する２つの発振信号を生成し、該発振信号を上記ＬＣタンク回路に供給する負性コンダクタンス部と、複数の電流源からなり前記負性コンダクタンス部を介して前記ＬＣタンク回路に電流を供給する電流源群と、該電流源群の一部の電流源と前記負性コンダクタンス部との接続を開閉する電流源スイッチと、前記第１及び第２のキャパシタ群のそれぞれ一部のキャパシタを等電位接地に対して開閉する第１キャパシタスイッチ及び第２キャパシタスイッチと、該第１キャパシタスイッチ及び第２キャパシタスイッチと前記電流源スイッチとの間に接続された遅延回路と、
を備え、
前記遅延回路と前記電流源スイッチとに制御信号を出力して前記電流源群が前記負性コンダクタンス部に供給する電流を切り替えるとともに、該制御信号を前記遅延回路を介して前記第１キャパシタスイッチ及び第２キャパシタスイッチに出力することにより、前記第１及び第２のキャパシタ群のキャパシタンスを変化させ、該キャパシタンスの変化量に応じて前記電流源群が前記負性コンダクタンス部を介して前記ＬＣタンク回路に供給する電流を切り替えるようにしたことを特徴とする電圧制御発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流源を制御する電圧制御発振器に関し、特に簡単な構成で一定電圧振幅の発振信号を生成する電圧制御発振器に関する。
【０００２】
従来、電圧制御発振機、電圧制御型発振回路あるいは電圧制御発振回路として、例えば特開２００７−２８６１３号公報（特許文献１）、特開２００５−３２３２８６号公報（特許文献２）及び特開２００５−２４５００５号公報（特許文献３）に開示されたものがある。
【０００３】
特許文献１のものは、共振回路の共振信号をフィードバックして相互１８０°の位相差を有する２つの発振信号を生成して２つの出力端から出力する差動増幅回路と、この発振信号の利得を制御するアクティブ負荷を含む電圧制御発振部と、２つの発振信号のピークを検出して整流するピーク検出器と、ピーク検出器で整流された信号を直流電圧に変換出力する低帯域通過フィルタと、低帯域通過フィルタの出力直流電圧を基準電圧を比較してその比較した結果に伴いアクティブ負荷の抵抗値を制御する制御電圧を出力する比較器を含む自動振幅制御部とを備え、低帯域通過フィルタの出力直流電圧が基準電圧より小さい場合、比較器がアクティブ負荷の抵抗値を増加させる制御電圧を出力して差動増幅機の利得を増加させ、低帯域通過フィルタの出力直流電圧が基準電圧より大きい場合、比較器がアクティブ負荷の抵抗値を減少させる制御電圧を差動増幅機の利得を減少させるようにした、自動振幅制御機能を有する電圧制御発振機である。
【０００４】
特許文献２のものは、電圧制御発振回路（ＶＣＯ）からの発振振幅を振幅検出回路（ＡＤＣ）を介して振幅を検出し、比較回路（ＣＯＰ）で基準電圧と比較した時のバイアス電流に基き、一定に制御するような負帰還回路をバイアス回路のＮＭＯＳトランジスタに設け共振回路のインピーダンスの変化に応じてバイアス電流が適切な値に制御されるようにしてＶＣＯから安定した発振が得られるようにした振幅制御付電圧制御型発振回路である。
【０００５】
特許文献３の電圧制御発振回路の振幅制御回路は、振幅制御対象回路と、振幅制御の基準となる基準電圧を生成して出力する基準電圧生成回路と、この基準電圧と上記振幅制御対象回路の出力電圧が入力され、両者の電位差が無くなるように差動型ディレーセルの振幅制御部と振幅制御対象回路の振幅制御部を制御する制御電圧を出力する演算増幅回路とを備えたものである。そして、演算増幅回路から出力される制御電圧によって、ＡＣ動作している差動型ディレーセルの発振振幅の下限値と、ＤＣ動作している振幅制御対象回路の出力電圧との誤差を補正するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８６１３号公報
【特許文献２】特開２００５−３２３２８６号公報
【特許文献３】特開２００５−２４５００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１〜３の従来の発振回路では、制御するための各種の付加回路が必要であるため回路構成が複雑、かつ、大規模になるという問題がある。また、特許文献１及び３のものでは電流源が１つでるため電流制御が困難で広帯域化が困難である。また、特許文献１のものでは、ピーク検出器、低帯域通過フィルタ及び比較器により制御電圧を出力している。また、特許文献２のものでは、共振回路のインピーダンスの変化に応じてバイアス電流を制御している。また、特許文献３のものでは振幅制御対象回路の出力電圧が基準電圧と等しくなるように制御電圧を出力している。すなわち、これらの技術はいずれもフィードバック制御であり、応答性が悪化するという問題がある。
【０００８】
本発明は、電圧制御発振回路において、簡単な回路構成で応答性をよくし、切り替えられる発振信号の各周波数で同一電圧振幅を得られるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の電圧制御発振回路は、それぞれ複数のキャパシタからなる第１及び第２のキャパシタ群を有するＬＣタンク回路と、前記ＬＣタンク回路の第１及び第２のキャパシタ群の間に接続され上記ＬＣタンク回路の共振信号をフィードバックして相互１８０°の位相差を有する２つの発振信号を生成し、該発振信号を上記ＬＣタンク回路に供給する負性コンダクタンス部と、複数の電流源からなり前記負性コンダクタンス部を介して前記ＬＣタンク回路に電流を供給する電流源群と、該電流源群の一部の電流源と前記負性コンダクタンス部との接続を開閉する電流源スイッチと、前記第１及び第２のキャパシタ群のそれぞれ一部のキャパシタを等電位接地に対して開閉する第１キャパシタスイッチ及び第２キャパシタスイッチと、該第１キャパシタスイッチ及び第２キャパシタスイッチと前記電流源スイッチとの間に接続された遅延回路と、を備え、前記遅延回路と前記電流源スイッチとに制御信号を出力して前記電流源群が前記負性コンダクタンス部に供給する電流を切り替えるとともに、該制御信号を前記遅延回路を介して前記第１キャパシタスイッチ及び第２キャパシタスイッチに出力することにより、前記第１及び第２のキャパシタ群のキャパシタンスを変化させ、該キャパシタンスの変化量に応じて前記電流源群が前記負性コンダクタンス部を介して前記ＬＣタンク回路に供給する電流を切り替えるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の電圧制御発振回路によれば、遅延回路、電流源スイッチ、第１キャパシタスイッチ及び第２キャパシタスイッチにより、ＬＣタンク回路の第１及び第２のキャパシタ群におけるキャパシタンスを変化させて発振信号の周波数を切り替えるとともに、このキャパシタンスの変化量に応じて、電流源群から負性コンダクタンス部に供給される電流を切り替えるので、制御信号は切替え信号のみでくフィードバック制御を必要とせず、かつ、遅延回路と例えばＣＭＯＳトランジスのようなスイッチという構成でよいので、簡単な回路構成となる。また、フィードバンク制御を行っていないので応答性が良くなる。キャパシタンスの変化量に応じて供給する電流を切り替えるので、発振信号の各周波数で同一電圧振幅を得ることができる。また、各周波数に必要な電流のみを供給することができ、低消費電力となる。さらに、動作原理上、電圧振幅制御が発振周波数の帯域に影響を与えることはなく、この発振周波数の幅に制限がなく、広帯域の回路設計を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の電圧制御発振回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は実施形態の電圧制御発振回路の回路図であり、この実施形態の電圧制御発信回路は、大別してＬＣタンク回路１と、負性コンダクタンス部２と、電流源群３と、電流源スイッチ４と、第１キャパシタスイッチ５と、第２キャパシタスイッチ６と、遅延回路７とから構成されている。電流源スイッチ４、第１キャパシタスイッチ５及び第２キャパシタスイッチ６はそれぞれＣＭＯＳスイッチである。
【００１３】
ＬＣタンク回路１は、２つの可変キャパシタＶＣ，ＶＣ、抵抗Ｒ，Ｒ、キャパシタＣ，Ｃを介して抵抗Ｒ，Ｒに並列に接続された、インダクタンスＬ，Ｌ、第１のキャパシタ群１１、第２のキャパシタ群１２から構成されている。抵抗Ｒ，Ｒ、インダクタンスＬ，Ｌの他端は等電位接地されている。また、第１及び第２のキャパシタ群１１，１２は、それぞれ並列接続された複数のキャパシタＣ１，Ｃ２から構成されており、一方のキャパシタＣ１，Ｃ１は等電位接地され、他方のキャパシタＣ２，Ｃ２は第１キャパシタスイッチ５及び第２キャパシタスイッチ６を介して等電位接地されている。
【００１４】
負性コンダクタンス部２は、ゲートとドレインが相互接続され各ドレインが出力端ｏｕｔ１，ｏｕｔ２にそれぞれ接続された２つのＰＭＯＳトランジスタＴ１、Ｔ２から構成されている。そして、ソース側に電流源群３が接続され、この電流源群３から電流が供給される。
【００１５】
電流源群３は、並列接続される第１及び第２の電流源３１，３２を有しており、第１の電流源３１の出力端は負性コンダクタンス部２のトランジスタＴ１，Ｔ２のソース側に接続され、第２の電流源３２は電流源スイッチ４を介してトランジスタＴ１，Ｔ２のソース側に接続される。
【００１６】
電流源スイッチ４と遅延回路７には、図示しない制御回路から出力される制御信号（切替え信号）が入力され、遅延回路７はこの制御信号を遅延して出力し、この遅延された制御信号が第１キャパシタスイッチ５と第２キャパシタスイッチ６に入力される。
【００１７】
電流源スイッチ４は、制御信号がｈｉｇｈレベルのときは第２の電流源３２を負性コンダクタンス部２（そのソース側）に接続しており、この電流源スイッチ４は制御信号がｌｏｗレベルのときは第２の電流源３２を負性コンダクタンス部２から遮断する。第１キャパシタスイッチ５及び第２キャパシタスイッチ６は、制御信号がｈｉｇｈレベルのときは第１及び第２のキャパシタ群１１，１２の各キャパシタＣ２，Ｃ２を等電位接地に接続しており、この第１キャパシタスイッチ５及び第２キャパシタスイッチ６は制御信号がｌｏｗレベルになると上記各キャパシタＣ２，Ｃ２を等電位接地から遮断する。
【００１８】
以上の構成により、制御信号がｈｉｇｈレベルのときは、電流源群３の第１及び第２の電流源３１，３２から負性コンダクタンス部２に電流が供給される。そして、可変キャパシタＶＣ、ＶＣの設定された容量と、第１及び第２のキャパシタ群１１，１２の４つのキャパシタＣ１，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２の容量、及びインダクタンスＬ，Ｌにより、共振信号の第１の共振周波数が決定され、この共振信号がトランジスタＴ１、Ｔ２のゲートに入力されることにより出力端ｏｕｔ１、ｏｕｔ２で相互１８０°の位相差を有する第１の周波数の発振信号が得られる。なお、この出力端ｏｕｔ１、ｏｕｔ２から出力される発振信号は該発振信号を利用する利用回路に供給される。
【００１９】
制御信号がｌｏｗレベルになると、電流源群３の第１の電流源３１のみから負性コンダクタンス部２に電流が供給される。そして、可変キャパシタＶＣ、ＶＣの設定された容量と、第１及び第２のキャパシタ群１１，１２の２つのキャパシタＣ１，Ｃ１の容量、及びインダクタンスＬ，Ｌにより、共振信号の第２の共振周波数が決定され、この共振信号がトランジスタＴ１、Ｔ２のゲートに入力されることにより出力端ｏｕｔ１、ｏｕｔ２で相互１８０°の位相差を有する第２の周波数の発振信号が得られる。
【００２０】
このように、タンク回路１のキャパシタンス変化量に応じて電流源群３が切り替わることにより、この切り替え前後の第１の周波数と第２の周波数の各周波数で同一電圧振幅の発振信号が得られる。また、このときの制御信号は、ＣＭＯＳスイッチである電流源スイッチ４、第１キャパシタスイッチ５及び第２キャパシタスイッチ６に対する切り替え信号のみであり、フィードバック制御を行っていない。さらに、タンク回路１のキャパシタンス変化量に応じて電流源群３における電流源（３１及び３２と、３１）を切り替えているので、各周波数に必要な電流のみを供給することができ、低消費電力となる。さらに、発振信号の電圧振幅制御を実質的に行っていないので、発振周波数帯域に影響を与えることはなく、この発振周波数の幅に制限はない。
【００２１】
なお、タンク回路１におけるキャパシタンスの量と電流源群３から供給する電流は、当該発振回路で得ようとする発振信号の周波数及び電圧振幅に応じて適宜設定したものであることはいうまでもない。
【００２２】
なお、実施例では、タンク回路１の第１及び第２のキャパシタ群１１，１２は、それぞれ２つのキャパシタＣ１，Ｃ２を有し、電流源群３は第１及び第２の電流源３１，３２を有し、タンク回路１のキャパシタンスを２通りに切り替え、これに対応して電流源群３から供給する電流を２通りに切り替えるようにしているが、このタンク回路のキャパシタンスと電流源群から供給する電流を２通り以上の多段に切り替えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１    ＬＣタンク回路
１１  第１のキャパシタ群
１２  第２のキャパシタ群
２    負性コンダクタンス部
３    電流源群
３１  第１の電流源
３２  第２の電流源
４    電流源スイッチ
５    第１キャパシタスイッチ
６    第２キャパシタスイッチ
７    遅延回路
【図１】
2011120036.tif 000003