(57)【要約】【課題】周囲の状況によらず所望の周波数を発振する発振回路に関し、安定した発振周波数が応答性がよい状態で得られる発振回路を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、制御電圧に応じた周波数で発振する発振手段（１１）と、前記制御電圧を前記発振手段（１１）の発振周波数が所定の周波数となるように補正するための補正信号を生成する補正手段（１２）と、前記補正手段（１２）で生成された前記補正信号のピーク値とボトム値との平均値を前記発振手段（１１）の制御電圧として供給する平均化手段（１３）とを有することを特徴とする。【選択図】  図１
2004304332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御電圧に応じた周波数で発振する発振手段と、
前記制御電圧を前記発振手段の発振周波数が所定の周波数となるように補正するための補正信号を生成する補正手段と、
前記補正手段で生成された前記補正信号のピーク値とボトム値との平均値を前記発振手段の制御電圧として供給する平均化手段とを有することを特徴とする発振回路。
【請求項２】
前記平均化手段は、前記補正手段からの前記補正信号のピーク値を検出するピーク値検出手段と、
前記補正手段からの前記補正信号のボトム値を検出するボトム値検出手段と、
前記ピーク値検出手段で検出されたピーク値と前記ボトム値検出手段で検出されたボトム値との平均値を出力する平均値出力手段とを有することを特徴とする請求項１記載の発振回路。
【請求項３】
前記ピーク値検出手段は、前記補正信号のピーク値に応じた電荷を保持するキャパシタと、
前記補正信号と前記キャパシタの電位との差に応じて前記キャパシタを充放電する充放電制御手段と、
前記キャパシタの電位に応じた電圧を出力するピーク値出力手段とを有することを特徴とする請求項２記載の発振回路。
【請求項４】
前記ボトム値検出手段は、前記補正信号のボトム値に応じた電荷を保持するキャパシタと、
前記補正信号と前記キャパシタの電位との差に応じて前記キャパシタを充放電する充放電制御手段と、
前記キャパシタの電位に応じた電圧を出力するボトム値出力手段とを有することを特徴とする請求項２又は３記載の発振回路。
【請求項５】
前記平均値出力手段は、前記ピーク値検出手段で検出されたピーク値と前記ボトム値検出手段で検出されたボトム値とを加算する加算手段と、
前記加算手段での加算結果を１／２倍する手段とを有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項記載の発振回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発振回路に係り、特に、周囲の状況によらず所望の周波数を発振する発振回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信技術の発達にともない、使用できる電波の周波数帯域が狭帯域化している。このため、通信機器などに搭載される発振回路の発振出力の周波数には高精度化が求められている。しかし、発振回路に用いられる振動子は温度に応じて振動の特性が変化する、いわゆる、温度特性を有している。
【０００３】
このため、発振回路では振動子の発振周波数の変化により発振周波数が変化しないように補正を行なっていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２９０１１８号公報（図１、段落番号００４０〜００５４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来の発振回路では、温度センサの出力アナログ信号をディジタルデータに変換し、変換されたディジタルデータに対して演算処理を行なうことによりノイズなどの除去を行なっていたため、回路構成が複雑になるとともに、高価になる。また、演算処理を行なっているため、起動時の立ち上がりに対しするレスポンスが悪かく、さらに、センサからのアナログ信号の急激な変動などに急速に対応できないなどの課題があった。また、ディジタルデータに変換せず、直接アナログ信号で制御を行うと、電圧ノイズによる周波数変動が無視できず、高精度化に向かない。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、安定した発振周波数が応答性がよい状態で得られる発振回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、制御電圧に応じた周波数で発振する発振手段（１１）と、前記制御電圧を前記発振手段（１１）の発振周波数が所定の周波数となるように補正するための補正信号を生成する補正手段（１２）と、前記補正手段（１２）で生成された前記補正信号のピーク値とボトム値との平均値を前記発振手段（１１）の制御電圧として供給する平均化手段（１３）とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、平均化手段（１３）を、前記補正手段（１２）からの前記補正信号のピーク値を検出するピーク値検出手段（４１）と、前記補正手段（１２）からの前記補正信号のボトム値を検出するボトム値検出手段（４２）と、前記ピーク値検出手段（４１）で検出されたピーク値とボトム値検出手段（４２）で検出されたボトム値との平均値を出力する平均値出力手段（４３）とを含む構成としたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、発振手段（１１）の発振周波数を所定の周波数となるように補正するための補正信号のピーク値とボトム値との平均値を発振手段（１１）の制御電圧として供給することにより、補正信号に重畳されたノイズ成分を除去できる。これにより、発振手段（１１）の発振周波数の精度を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例の回路構成図を示す。
【００１１】
本実施例の発振回路１は、電圧制御発振回路１１、補正回路１２、平均化回路部１３を含む構成とされている。
【００１２】
電圧制御発振回路１１は、例えば、電圧制御水晶発振回路から構成されており、制御電圧に応じて出力発振周波数が変化する構成とされている。
【００１３】
図２は電圧制御発振回路１１のブロック構成図例を示す。
【００１４】
電圧制御発振回路１１は、発振子２１、インバータ２２、帰還抵抗Ｒｆ、直流カット用コンデンサＣ１、Ｃ２、可変容量ダイオードＣｖ１、Ｃｖ２、バッファアンプ２３を含む構成とされている。
【００１５】
発振子２１は、例えば、水晶発振子から構成されており、インバータ２２に並列に接続されている。また、帰還抵抗Ｒｆは、インバータ２２に並列に接続されている。水晶発振子２１、インバータ２２、帰還抵抗Ｒｆからなる並列回路の一端には、コンデンサＣ１を介して可変容量ダイオードＣｖ１が逆極性に接続されている。また、水晶発振子２１、インバータ２２、帰還抵抗Ｒｆからなる並列回路の他端には、コンデンサＣ２を介して可変容量ダイオードＣｖ２が逆極性に接続されている。  可変容量ダイオードＣｖ１のアノードには、入力抵抗Ｒｉｎ１を介して制御電圧Ｖｃｎｔが印加され、可変容量ダイオードＣｖ２のアノードには、入力抵抗Ｒｉｎ２を介して制御電圧Ｖｃｎｔが印加される。可変容量ダイオードＣｖ１、Ｃｖ２は、制御電圧Ｖｃｎｔに応じて容量が変化する。これによって、水晶発振子２１から見た発振回路の容量成分が変化するため、制御電圧に応じた発振周波数で発振する。
【００１６】
また、水晶発振子２１、インバータ２２、帰還抵抗Ｒｆの並列回路の他端は、バッファアンプ２３を介して出力端子Ｔｏｕｔに接続されている。バッファアンプ２３は、水晶発振子２１、インバータ２２、帰還抵抗Ｒｆの並列回路の他端に発生する発振信号を増幅して出力端子Ｔｏｕｔに供給する。
【００１７】
このとき、電圧制御発振回路１１の発振周波数は、温度に応じて変化する、いわゆる、温度特性を有する。一般に発振周波数ｆは、
ｆ＝αＴ＾３＋βＴ＋γ                            …（１）
で近似される温度特性を持つことが知られている。
【００１８】
補正回路１２は、この発振周波数の温度特性を補正し、発振周波数の温度依存性を低減し、一定の発振周波数を出力するための回路である。
【００１９】
補正回路１２は、基準電圧生成回路３１、温度センサ３２、３次関数発生回路３３、コンダクタンスアンプ３４〜３６、加算器３７から構成される。基準電圧生成回路３１は、基準電圧Ｖｒｅｆを発生する回路である。基準電圧生成回路３１により式（１）のγ成分が調整される。
【００２０】
温度センサ３２は、基準電圧発生回路３１で発生された温度に対して安定した基準電圧Ｖｒｅｆにより駆動され、温度に対して１次関数となる出力を発生する回路である。温度センサ３２の出力により式（１）のβ成分が調整される。
【００２１】
さらに、３次関数発生回路３３は、温度センサ３２の出力を３次関数的に変化させて出力する回路である。３次関数発生回路３３の出力により、式（１）のα成分が調整される。
【００２２】
基準電圧生成回路３１で発生した基準電圧Ｖｒｅｆは、コンダクタンスアンプ３４によりゲイン調整された後、加算器３７に供給される。また、温度センサ３２の出力は、コンダクタンスアンプ３５によりゲイン調整された後、加算器３７に供給される。３次関数発生回路３３の出力は、コンダクタンスアンプ３６によりゲイン調整された後、加算器３７に供給される。
【００２３】
加算器３７は、コンダクタンスアンプ３４の出力とコンダクタンスアンプ３５の出力とコンダクタンスアンプ３６の出力とを加算して出力する。加算器３７の出力は、式（１）の温度に応じた周波数変動を補正する信号となる。加算器３７の出力は、平均化回路部１３に供給される。
【００２４】
図３は平均化回路部１３のブロック構成図を示す。
【００２５】
平均化回路部１３は、補正回路１２からの補正信号のピーク値を検出するピーク値検出回路４１と、補正回路１２からの補正信号のボトム値を検出するボトム値検出回路４２と、ピーク値検出回路４１で検出されたピーク値とボトム値検出回路４２で検出されたボトム値との平均値を出力する平均化回路４３とを含む構成とされている。
【００２６】
ピーク値検出回路４１は、アンプ５１、出力トランジスタＱ１、ピーク値ホールド用キャパシタＣ１、電流源５２、バッファアンプ５３、抵抗Ｒ１を含む構成とされている。
【００２７】
補正回路１２からの補正信号は、アンプ５１の非反転入力端子に供給される。アンプ５１の反転入力端子には、ピーク値ホールド用キャパシタＣ１の充電電位が印加されている。アンプ５１は、補正信号とピーク値ホールド用キャパシタＣ１の電位との差分に応じた信号を出力する。
【００２８】
アンプ５１の出力は、出力トランジスタＱ１のベースに供給される。出力トランジスタＱ１は、ＮＰＮトランジスタから構成されており、アンプ５１の出力に応じた電流をピーク値ホールド用キャパシタＣ１に供給する。なお、アンプ５１と出力トランジスタＱ１とでボルテージフォロワ型の増幅回路を構成している。
【００２９】
例えば、補正信号の電位がノイズなどによりピーク値ホールド用キャパシタＣ１の電位より大きくなると、アンプ５１の出力電位が上がり、出力トランジスタＱ１のエミッタ電流が増加する。これによりピーク値ホールド用キャパシタＣ１の充電電荷が増加し、ピーク値ホールド用キャパシタＣ１の充電電位が上昇する。
【００３０】
ピーク値ホールド用キャパシタＣ１の充電電位が補正信号の電位程度、すなわち、補正信号のピーク値程度になると、出力トランジスタＱ１がオフし、ピーク値ホールド用キャパシタＣ１への充電は停止される。ピーク値ホールド用キャパシタＣ１は、電流源５２に接続されており、充電停止後も電流源５２により徐々に放電され、電位はピーク値から徐々に低下する。ピーク値ホールド用キャパシタＣ１の充電電位は、バッファアンプ５３、抵抗Ｒ１を介して平均化回路４３に供給される。
【００３１】
また、ボトム値検出回路４２は、アンプ６１、出力トランジスタＱ２、ボトム値ホールド用キャパシタＣ２、電流源６２、バッファアンプ６３、抵抗Ｒ２を含む構成とされている。
【００３２】
補正回路１２からの補正信号は、アンプ６１の非反転入力端子に供給される。アンプ６１の反転入力端子には、ボトム値ホールド用キャパシタＣ２の充電電位が印加されている。アンプ６１は、補正信号とボトム値ホールド用キャパシタＣ２の電位との差分に応じた信号を出力する。
【００３３】
アンプ６１の出力は、出力トランジスタＱ２のベースに供給される。出力トランジスタＱ２は、ＰＮＰトランジスタから構成されており、アンプ６１の出力に応じた電流をボトム値ホールド用キャパシタＣ２から引き込む。
【００３４】
例えば、補正信号の電位がボトム値ホールド用キャパシタＣ２の電位より小さく大きくなると、アンプ６１の出力電位が下がり、出力トランジスタＱ２のエミッタへの引き込み電流が増加する。これによりボトム値ホールド用キャパシタＣ１の充電電荷が低下し、ボトム値ホールド用キャパシタＣ１の充電電位が低下する。
【００３５】
ボトム値ホールド用キャパシタＣ２の充電電位が補正信号の電位程度、すなわち、補正信号のボトム値程度になると、出力トランジスタＱ２がオフし、ボトム値ホールド用キャパシタＣ２からの放電は停止される。ボトム値ホールド用キャパシタＣ２は、電流源６２に接続されており、放電停止後、電流源６２により徐々に充電され、電位はボトム値から徐々に上昇する。ボトム値ホールド用キャパシタＣ２の充電電位はバッファアンプ６３、抵抗Ｒ２を介して平均化回路４３に供給される。
【００３６】
なお、バッファアンプ５３、６３は、ピーク値ホールド用キャパシタＣ１、ボトム値ホールド用キャパシタＣ２の充電電荷が放電されないようにするための回路であり、これに限定されるものではなく、ソース−フォロワ型の増幅回路としてもよい。
【００３７】
さらに、出力トランジスタＱ１、Ｑ２はホールド動作時には、ピーク値ホールド用キャパシタＣ１、ボトム値ホールド用キャパシタＣ２に対してエミッタフォロワ回路として作用するので、ピーク値ホールド用キャパシタＣ１、ボトム値ホールド用キャパシタＣ２への充電時間は短くて済む。よって、起動時に補正信号の立ち上がりが遅れることがなく、起動時に発振回路１１の発振出力が所望の周波数に到達する時間が遅延することがなく、ピーク値ホールド用キャパシタＣ１、ボトム値ホールド用キャパシタＣ２が起動特性への影響することがない。
【００３８】
平均化回路４３は、加算器７１、アンプ７２を含む構成とされている。加算器７１には、ピーク値検出回路４１から出力されるピーク値及びボトム値検出回路４２から出力されるボトム値が供給されている。加算器７１は、ピーク値検出回路４１から出力されるピーク値とボトム値検出回路４２から出力されるボトム値とを加算した信号を出力する。加算器７１の出力は、アンプ７２に供給される。アンプ７２は、加算器７１の出力を１／２倍して出力する。
【００３９】
このとき、ピーク値検出回路４１から出力されるピーク値をＶｐ、ボトム値検出回路４２から出力されるボトム値Ｖｂとすると、
アンプ７２の出力Ｖｏｕｔは、
Ｖｏｕｔ＝（Ｖｐ＋Ｖｂ）／２
となり、これはピーク値とボトム値との平均値に相当する。なお、平均値回路部１３の平均値化の方式は上記方式に限定されるものではなく、例えば、補正回路部１２からの信号を抵抗Ｒ１、Ｒ２により抵抗分割し、その出力を、バッファアンプを介して出力する形式としてもよい。
【００４０】
図４は平均化回路部１３の動作説明図を示す。なお、ここでは、動作を分かりやすくするため、二種の正弦波信号をノイズ成分の代りとしている。図４で実線は補正信号、一点鎖線がピーク値検出回路４１の出力、二点鎖線がボトム値検出回路４２の出力、破線が平均値を示す。
【００４１】
図４に一点鎖線で示すピーク値と二点鎖線で示すボトム値との平均をとることにより、略、図４に破線で示すような出力を得ることができる。これは図４に実線で示すような補正信号から高周波側のノイズ成分を除去した信号となる。
【００４２】
以上、本実施例によれば、ピーク値とボトム値との平均をとることにより補正信号に含まれるノイズ成分を除去できることから、任意のカットオフ周波数を設定できる。
【００４３】
本実施例によれば、電流源５２、６２の電流を調整することによりピーク値あるいはボトム値のホールド時間を容易に調整することができる。
【００４４】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、発振手段の発振周波数を所定の周波数となるように補正するための補正信号のピーク値とボトム値との平均値を発振手段の制御電圧として供給することにより、補正信号のノイズ成分を除去でき、発振手段の発振周波数の精度を向上させることができる等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の回路構成図である。
【図２】電圧制御発振回路１１のブロック構成図である。
【図３】平均化回路部１３のブロック構成図である。
【図４】平均化回路部１３の動作説明図である。
【符号の説明】
１  発振回路
１１  電圧制御発振回路、１２  補正回路、１３  平均化回路回路部
２１  発振子、２２  インバータ、２３  出力アンプ
３１  基準電圧生成回路、３２  温度センサ、３３  ３次関数発生回路
３４、３５、３６  アンプ、３７  加算器
４１  ピーク値検出回路、４２  ボトム値検出回路、４３  平均化回路
５１、６１  アンプ、５２、６２  電流源、５３、６３  バッファアンプ
７１  加算器、７２  アンプ
Ｑ１、Ｑ２  出力トランジスタ、
Ｃ１  ピーク値ホールド用キャパシタ、Ｃ２  ボトム値ホールド用キャパシタ
Ｒ１、Ｒ２  抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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